Сатурн (планета)

Сатурн (далее С), шестая по расстоянию от Солнца большая планета Солнечной системы; астрономический знак ћ С (планета) относится к числу планет-гигантов. Большая полуось орбиты С (планета) (его среднее расстояние от Солнца) составляет 9,54 а. е., или 1,43 млрд. км. Эксцентриситет орбиты С (планета) 0,056 (наибольший среди планет-гигантов). Угол наклона плоскости орбиты С (планета) к плоскости эклиптики равен 2°29`. Полный оборот вокруг Солнца (сидерический период обращения) С (планета) совершает за 29,458 лет со средней скоростью 9,64 км/сек. Синодический период обращения равен 378,09 сут. На небе С (планета) выглядит как желтоватая звезда, блеск которой меняется от нулевой до первой звездной величины (в среднем противостоянии). Большая изменчивость блеска связана с существованием вокруг С (планета) колец; угол между плоскостью колец и направлением на Землю меняется в пределах от 0 до 28°, и земной наблюдатель видит кольца под разным углом, что и определяет изменение блеска С (планета) Видимый диск С (планета) имеет форму эллипса с осями 20,7” и 14,7” (в среднем противостоянии). В верхнем соединении с Солнцем видимые размеры С (планета) на 25% меньше, а блеск на 0,48 звездной величины слабее. Визуальное альбедо С (планета) равно 0,69.

Эллиптичность диска С (планета) отражает его сфероидальную форму, которая является следствием быстрого вращения С (планета): период его вращения вокруг своей оси равен 10 ч 14 мин на экваторе, 10 ч 38 мин на умеренных широтах и 10 ч 40 мин на широте около 60°. Ось вращения С (планета) наклонена к плоскости его орбиты на 63°36`. В линейной мере экваториальный радиус С (планета) составляет 60 100 км, полярный — 54 600 км (точность около 1%), а сжатие равно 1:10,2. Объем С (планета) превышает объем Земли в 770 раз, а масса С (планета) в 95,28 раз больше земной (5,68·102²⁶ кг), так что средняя плотность С (планета) составляет 0,7 г/см³ — вдвое меньше плотности Солнца. По отношению к Солнцу масса С (планета) составляет 1:3499. Ускорение силы тяжести на поверхности С (планета) на экваторе равно 9,54 м/сек². Параболическая скорость (скорость убегания) на поверхности С (планета) достигает 37 км/сек.

На диске С (планета) видно мало деталей, даже при рассматривании его в наилучших условиях. Видны лишь параллельные экватору светлые и темные полосы, на которые изредка накладываются темные или светлые пятна, с помощью которых и определяется вращение С (планета)

Температура поверхности С (планета) по измерениям теплового потока, исходящего из планеты в инфракрасной области спектра, определяется от — 190 до — 150 °С (что выше равновесной температуры — 193 °С), соответствующей получаемому от Солнца потоку тепла. Это свидетельствует о том, что в тепловом излучении С (планета) есть доля собственного глубинного тепла, что подтверждается и измерениями радиоизлучения.

Различие угловых скоростей вращения С (планета) на разных широтах свидетельствует о том, что наблюдаемая с Земли его поверхность есть лишь верхний облачный слой атмосферы. О внутреннем строении С (планета) можно составить некоторое представление на основании теоретических исследований. Наблюдаемые возмущения в движении спутников С (планета), будучи сопоставлены со сжатием его фигуры и средней плотностью, позволяют определить приблизительный ход давления и плотности в недрах С (планета) (см. Планеты). Очень малая средняя плотность С (планета) говорит за то, что он, как и другие планеты-гиганты, состоит преимущественно из легких газов — и которые преобладают и на Солнце. Предположительно в состав С (планета) входят (80%), (18%), более тяжелых элементов, сконцентрированных в ядре планеты, всего лишь 2%. до глубин около половины радиуса находится в молекулярной фазе, а глубже под влиянием колоссальных давлений переходит в фазу металлическую. В центре С (планета) температура близка к 20 000 К.

состав атмосферы, находящейся над облачным слоем С (планета), определяется по линиям поглощения в спектре планеты. Главную ее часть составляет молекулярный (40 км-атм), безусловно присутствует метан ₄ (0,35 км-атм), предполагается существование аммиака (₃), хотя возможно, что в форме аэрозолей он присутствует в облаках. Имеются основания предполагать, что и в атмосфере С (планета) есть спектроскопически не проявляющий себя в доступной нам области спектра. поле у С (планета) не обнаружено.

Примечательной особенностью планеты являются кольца Са — концентрические образования различной яркости, как бы вложенные друг в друга, и образующие единую плоскую систему небольшой толщины, располагающуюся в экваториальной плоскости С (планета) Кольцо вокруг С (планета) впервые наблюдал Г. Галилей в 1610, но из-за низкого качества телескопа он принял видимые по краям планеты части кольца за спутники С (планета) Правильное описание кольца С (планета) дал Х. Гюйгенс (1659), а Дж. Кассини вскоре показал, что оно состоит из двух концентрических составляющих — колец А и В, разделенных темным промежутком (так называемым "делением Кассини"). Много позже (в 1850) американский астроном У. Бонд открыл внутреннее слабо светящееся кольцо (С), а в 1969 было обнаружено еще более слабое и близкое к планете кольцо D. Яркость кольца D не превышает ¹/₂₀ яркости самого яркого кольца — кольца В. 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 и D — от 71 тыс. км почти до поверхности С (планета)

Природа колец С (планета) стала ясной после того, как английский физик Дж. Максвелл (в 1859) и русский математик С (планета) В. Ковалевская (в 1885) разными методами доказали, что устойчивым существование кольца вокруг планеты может быть только в том случае, если оно состоит из совокупности отдельных малых тел: сплошное твердое или жидкое кольцо было бы разорвано силой притяжения планеты.

Этот теоретический вывод в конце 19 в. был эмпирически подтвержден независимо друг от друга А. А. Белопольским (Россия), Дж. Килером (США) и А. Деландром ( которые сфотографировали спектр С (планета) с помощью щелевого спектрографа и на основе эффекта Доплера — Физо обнаружили, что внешние части кольца С (планета) вращаются медленнее, чем внутренние. Измеренные скорости оказались равными тем, которые имели бы спутники С (планета), если бы они находились на тех же расстояниях от планеты.

В течение 29,5 лет с Земли кольца С (планета) дважды видны в максимальном раскрытии и дважды наступают периоды, когда Солнце и Земля находятся в плоскости колец, и тогда кольца либо освещаются Солнцем "с ребра", либо оно для земного наблюдателя видно "с ребра". В этот период кольца почти совсем не видны, что свидетельствует об их очень малой толщине. Разные исследователи, основываясь на визуальных и фотометрических наблюдениях и их теоретической обработке, приходят к заключению, что средняя толщина колец составляет от 10 см до 10 км. Конечно, кольцо такой толщины увидеть с Земли "с ребра" невозможно. Размеры твердых тел в кольцах оцениваются от 10^-1 до 10³ см с преобладанием глыб диаметром около 1 м, что подтверждается и наблюдаемым отражением радиоволн от колец С (планета)

состав вещества колец, по-видимому, одинаков у всех четырех составляющих, различна в них только степень заполнения пространства глыбами. Спектр колец С (планета) существенно отличен от спектра самого С (планета) и освещающего их Солнца; спектр указывает на повышенную отражательную способность колец в ближней инфракрасной области (2,1 и 1,5 мкм), что соответствует отражению от льда ₂. Можно считать, что тела, образующие кольца С (планета), либо покрыты льдом или инеем, либо состоят из льда. В последнем случае массу всех колец можно оценить в 10²⁴ г, т. е. на 5 порядков меньше массы самой планеты. Температура колец С (планета), по-видимому, близка к равновесной, т. е. к 80 К.

С (планета) имеет десять спутников. Один из них — Титан — имеет размеры, сравнимые с размерами планет; его диаметр равен 5000 км, масса 2,4×10^-4 массы С (планета), он обладает атмосферой, имеющей в своем составе метан. Самый близкий к планете спутник — Янус, открытый в 1966: он обращается вокруг планеты за 18 ч, на среднем расстоянии 160 тыс. км; его диаметр около 220 км. Самый далекий спутник — Феба; обращается вокруг С (планета) в обратном направлении на расстоянии около 13 млн. км (см. Спутники планет).

Лит.: Шаронов В. В., Природа планет, М., 1958; Мороз В. И., Физика планет, М., 1967; Бобров М. С (планета), Кольца Са, М., 1970; Физические характеристики планет-гигантов, А.-А., 1971; Жарков В. Н., Внутреннее строение Земли, Луны и планет, М., 1973.

Д. Я. Мартынов.

	Copyright © 1999-2023 Oval.ru, All Rights Reserved.