SZATURNUSZ: JELLEMZŐK, ÖSSZETÉTEL, PÁLYA, FELÉPÍTÉS - ARTE - 2025

A Szaturnusz a Jupiter után a második legnagyobb bolygó a Naprendszerben. A gyűrűrendszeréről ismert, a Jovians nevű bolygókhoz tartozik, amelyek az aszteroida öv után helyezkednek el, amely elválasztja őket a sziklás bolygótól.

Az ősi idők óta ismert, mivel a szabad szemmel látható 5 és a tőlük legtávolabbi bolygó egyike, Galileo volt az első, aki 1610-ben távcsővel figyelt meg. Noha észrevette a gyűrűk által okozott deformációt, a műszer felbontásának hiánya nem megengedte neki, hogy megkülönböztesse annak alakját.

A Saturn gáznemű bolygója a Földhöz képest 95-szer kisebb. Forrás: Szaturnusz kép: NASA / JPL / Űrtudományi Intézet Föld képe: NASA / Apollo 17 legénység / Nyilvános.

Évekkel később, 1659-ben Christian Huygens helyesen írta le a híres gyűrűket. Röviddel később, Giovanni Cassini olasz csillagász rájött, hogy a gyűrűknek van egy osztásuk, amelyet ma Cassini-os elnevezésnek hívnak.

Noha az ókor csillagászai nem tudták részletezni a gyűrűrendszert, a bolygó máris csodálatos látványa elegendő benyomást keltett számukra, hogy nevezhessék a kaldeusoknak az Alap Sahmas (a Nap csillaga) nevű nevét, a „Phaenon” (fényes, mint a Nap) a görögök számára, vagy a "Khima" (az egyetemes árvízért felelős) a héberek számára.

Az ókori rómaiak a bolygót a görög isten Cronos-szal, Zeusz atyjával társították, akit Saturnnak hívtak. Ennek az istenségnek a tiszteletére decemberben ünnepelték a Saturnalia nevû fesztiválokat, amelyeket az ókori keresztények késõbb karácsonyhoz társítottak.

Más ókori kultúrák, például a hinduk, a kínai és a majaiak nyilvántartásukban megfigyelik a bolygót. A majakban ünnepélyesek voltak azok a napok, amikor a Saturn, a Jupiter és a Mars összekapcsolódtak.

A Saturn általános jellemzői

A Szaturnusz nem olyan nagy, mint a Jupiter, tömegének csak egyharmada, miközben sugara 16% -kal kisebb.

Ez a bolygók legkevésbé sűrű; 687 kg / m ³ -nél képes lebegni a vízen, ha lenne olyan óceán, amelyben megtalálható lenne. Főleg hidrogénből és héliumból áll, amelyek a legegyszerűbb ismert elemek, bár sokkal kisebb arányban tartalmaznak mások.

A Saturnnak saját mágneses tere van, kevésbé intenzív, mint a Jupiteré, de sokkal több, mint a Földé, a mágneses tengely párhuzamos a forgástengellyel. Ezért vannak az aurák koncentrikus körök formájában gyakoriak, közvetlenül az egyes sarki régiókban. Ezeket az elektromosan töltött részecskék mozgása képezi a bolygó intenzív mágneses tere közepén.

A Saturn másik jellegzetes tulajdonsága az, hogy a hő az űrbe szivárog, és majdnem kétszer sugározza a Naptól kapott energiát. A Saturn belseje nagyon meleg, és a tudósok szerint a folyékony hidrogén magas nyomáson történő kondenzációja okozza..

A szaturnuszon belüli nyomás milliószor nagyobb, mint a Föld légköri nyomása. A folyékony hidrogéncseppek felgyorsulnak, amikor a bolygó közepe felé haladnak, hőt termelve.

A folyékony hidrogén fémként viselkedik, és nem csak a sugárzott hőért, hanem a mágneses mezőt létrehozó dinamikus hatásért is felelős.

A Szaturnusz légköre hasonló a Jupiter atmoszférájához, hasonló világos és sötét sávokkal. A felhők ammónia, víz és ammónium-hidrogén-szulfid kristályaiból állnak.

Erős szelek és alkalmi viharok vannak hónapok óta a Földön. A Saturnán az egyenlítői szél eléri az 500 m / s-ot.

A bolygó főbb fizikai jellemzőinek összefoglalása

-Mass: 5,69 x 10 ²⁶ kg.

-Ekvatori sugár: 6,0 x 10 ⁴ km

-Jeges sugár: 5,4 x 10 ⁴ km

-Alak: lapos.

-A Naptól való távolság: 1,4 x 10 ⁹ km

- A pálya dőlése: 2,5º az ecliptikához viszonyítva.

-Hőmérséklet : -139 és -189 ºC között.

-Súly: 10,4 m / s ²

- Saját mágneses mező: Igen.

-A légkör: Igen, többnyire hidrogén.

-Sűrűség: 687 kg / m ³

-Satellit: 82 hivatalosan kijelölt, sok más apró hold, nincs kijelölve.

- Gyűrűk: Igen, egy komplex rendszer.

A Saturn gyűrűi

A Szaturnusz gyűrűrendszere rendkívüli szépsége miatt egyedülálló a Naprendszerben. Forrás: Pixabay.

A gyűrűk a Saturn fellegvára, mivel bár a többi gáz óriás is rendelkezik velük, kétségkívül ezen a bolygón a leglátványosabb.

A gyűrűk elsősorban jégből és kőzetekből állnak, és alakjukban vannak bizonyos speciális műholdak: pásztor műholdak gravitációs hatásának köszönhetően.

Szaturnusz gyűrűinek illusztrációja

Eleinte a távcsövek felbontásának hiánya miatt a csillagászok úgy gondolták, hogy a gyűrűk folyamatos anyagtárcsát képeznek a bolygó körül. A rendszer vastagsága mindenesetre elhanyagolható, legfeljebb egy kilométer, és egyes régiókban méter is lehet.

Giovanni Cassini olasz csillagász volt az első, aki 1675 körül észlelte megkülönböztető vonal létezését.

Évekkel később, a francia matematikus Pierre de Laplace rámutatott, hogy valójában számos vékony gyűrű létezik. Végül James Clerk Maxwell felépített egy modellt, amelyben azt javasolta, hogy a gyűrűk sok részecskéből álljanak, amelyek mindegyike független pályát kövessen.

A csillagászok megkülönböztetik a gyűrűket ábécé betűivel. A 7 fő és legfényesebb gyűrű A, B, C és D, míg E, F és G halványabb.

Több ezer gyengébb gyűrű is található. A leggyengébbet és a legkülsőt egy infravörös távcsővel detektálták, és Phoebe gyűrűjének hívják.

A művész renderelése a Szaturnusz és a nagyobb műholdak gyűrűit mutatja. Forrás: photojournal.jpl.nasa.gov.

Cassini osztása elválasztja az A gyűrűt a B gyűrűtől, de ugyanabban az A gyűrűben található egy sötét régió, az úgynevezett Encke részleg, amelyet a Szaturnusz egyik műholdja tart fenn: Pán. A régióban egy rendkívül vékony gyűrű is található.

Vannak különböző szélességű osztályok, amelyeket híres csillagászoknak is neveztek: Colombo, Huygens, Maxwell és Keeler.

A gyűrűk eredete

A gyűrűk méretarányú részecskékből állnak, a homok szemcséjétől (mikronoktól) a tíz méter hosszú hatalmas szikláig, ám a csillagászok egyetértenek abban, hogy nem a bolygóval egyidőben származtak, hanem a közelmúltban.

A fő A, B és C gyűrűk becslések szerint valószínűleg néhány száz millió évsek, és csillagászati ​​szempontból ez nagyon kevés. A tudósok biztosak abban, hogy a Naprendszer összes bolygója egyidőben, körülbelül 4,6 milliárd évvel ezelőtt alakult ki.

A gyűrűket alkotó anyag üstökösből, meteorból vagy holdból származhatott, a bolygó gravitációja miatt széttöredezett. Mindenesetre nem a bolygó kialakulásának maradványai.

A gyűrűk eredete egyelőre bizonytalan, ám az általános egyetértés abban áll, hogy meglehetősen instabilok, így kialakulásuk után néhány millió év alatt eltűnhetnek.

Fordítási mozgalom

Saturn pályája. A Szaturnusz és a Nap közötti átlagos távolság több mint 1 400 000 000 km (9 AU). Átlagos 9,69 km / s körüli sebességgel a Saturnnak 10 759 Föld napra van szüksége a Nap körül. Forrás: Todd K. Timberlake, az Easy Java Simulation = Francisco Esquembre / CC BY-SA szerzője (https://creativecommons.org/licenses /by-sa/3.0)

A Szaturnusznak 29 éve és 167 napja van ahhoz, hogy körüli pályája körül a Nap körül utazzon. Kíváncsi módon a Szaturnusz és a Jupiter keringési rezonanciában vannak, mivel közöttük gravitációs kölcsönhatás zajlik. Természetesen a Nap vonzereje sokkal nagyobb, de a Jupiter vonzereje is befolyásolja.

Ha a csillagászati ​​tárgyak között orbitális rezonancia van, orbitális periódusuk fenntart egy bizonyos arányt, mindig kis számmal. A Saturn-Jupiter esetében ez utóbbi 5 fordulatot fordít a Saturn minden 2 fordulójára, és ezt a rezonanciát stabilizáló hatásúnak tekintik mindkét bolygó keringési pályáin.

A Szaturnusz gyűrűit alkotó részecskék és a közöttük keringő műholdak között fellépő orbitális rezonancia erőteljes hatást gyakorol a gyűrűk szerkezetére, például a Cassini-hasítás létezésére.

A Saturn a legtöbb műholdas bolygó a Naprendszerben, ezek közül 6-nak rokon pályája van, lássuk:

-Mimas és Tethys, 1: 2 arányban. Mimas 1 fordulóján Tethys kétszer fordul.

-Encélado és Dione, 1: 2-rel kapcsolatban.

-Hyperion és Titan, 4: 3 arányban.

Végül pedig figyelemre méltó, hogy a Naprendszer szögletének 85% -a a Jupiterben és a Szaturnuszban, a két legnagyobb bolygón koncentrálódik, szemben a Napkal, amely annak ellenére, hogy a legnagyobb tömegszázalékban van, kis szögletű.

A rendszer szögmozgása érdekes fizikai mennyiség, mivel külső interakciók hiányában megőrződik. A változás bekövetkeztéhez belső nettó nyomatékra van szükség.

Saturn-mozgási adatok

A következő adatok röviden leírják a Saturn mozgását:

-A pálya kézi sugáriránya: 1,43 x 109 km

- A pálya dőlése: 2,5º az ecliptik síkjához képest

- Excentritás: 0,056

- Átlagos sebesség: 9,6 km / s

- Átigazolási idő: 29,46 év

- Forgatási idő: 10.66 óra

Mikor és hogyan kell megfigyelni a Saturnust

A Saturn bolygót kiemelkedő bolygónak tekintik, mivel pályája a Föld pályáján kívül helyezkedik el. A magasabb bolygók a Jupiter, a Szaturnusz, az Uránusz és a Neptunusz. Éppen ellenkezőleg, azokat a bolygót, amelyek pályája a legközelebb van a Naphoz, alacsonyabbrendű bolygóknak nevezzük: Merkúr és Vénusz.

A felsőbb bolygó megfigyelésének a legjobb ideje az, amikor a Föld a Nap és a Nap között helyezkedik el. Másrészről nehezebb észlelni, amikor összekapcsolódik, mivel a Földtől távolabb van, és közel van a Naphoz, amely eltakarja. A helyzetet az alábbi kép mutatja be grafikusan:

Egy külső bolygó ellenállása és összekapcsolása. Forrás: Maran, S. A Csillagászat a bábukhoz.

Természetesen az égbolt-megfigyelők egyik fő célja a gyűrűk megtekintése, amelyekhez elegendő egy kis távcső. De figyelembe kell venni, hogy a gyűrűk néha a Földhöz képest szélén vannak, ezért láthatatlanok.

A gyűrűk látószöge 30 év alatt megváltozik, vagyis az az idő, amikor a Szaturnusz kering a Napon.

A Saturn következő ellentmondásai:

-2020: július 20

-2021: augusztus 2

-2022: augusztus 14

-2023: augusztus 27

-2024: szeptember 08

-2025: szeptember 21

Forgó mozgás

A Saturn átlagosan 10,66 órát vesz igénybe, hogy egy fordulatot saját forgási tengelyén teljesítsen, bár nem minden zónája forog azonos sebességgel. Például az Egyenlítőn a forgási sebesség 10,25 óra, míg a bolygón belül körülbelül 10,65 óra.

Ezt a jelenséget differenciális forgásnak nevezik, és annak oka, hogy a bolygó nem szilárd, amint mondtuk. Folyékony gáznemű természete miatt a bolygó a forgási mozgás következtében deformálódik, és a pólusokon ellapul.

Fogalmazás

A Szaturnusz összetétele alapvetően megegyezik a Jupiter és a többi gáz halmazállapotú bolygó összetételével: hidrogén és hélium, csak a Szaturnusznál a hidrogén arány nagyobb, tekintettel az alacsony sűrűségre.

Mivel a Szaturnusz a köd külső régiójában képződött, amely a Naprendszerből származott, a bolygó gyorsan képes növekedni, és nagy mennyiségű hidrogént és héliumot elfogott a ködben.

A hatalmas nyomások és hőmérsékletek miatt, amelyek mélyebbre növekednek, a felületen levő molekuláris hidrogén fémes hidrogénné alakul át.

Noha a bolygó gáznemű, a magjában kisebb mennyiségű nehezebb elem van, amely legalább részben sziklás, például magnézium, vas és szilícium.

Ezen elemek mellett sokféle jég van, például ammónia, víz és metánjég, amelyek hajlamosak felhalmozódni a bolygó közepe felé, amely magas hőmérsékleten van. Ezért az anyag valójában folyékony, nem pedig gáznemű.

A Szaturnusz felhői ammóniából és vízjégből állnak, míg a légkörben ezen anyagok mellett acetilént, metánt, propánt és más gázok nyomát is kimutatták.

Belső felépítés

A Saturn belső és külső szerkezete. Forrás: Kelvinsong / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Bár a Szaturnusz hidrogén és hélium uralja, úgy gondolják, hogy tartalmaz egy sziklás magot a természetben. A Naprendszer bolygóinak kialakulása során gázok kondenzálódtak ezen a mag körül, olyan gyors folyamatban, amely lehetővé tette annak gyors növekedését.

A Saturn magja, amint mondtuk, sziklákat, illékony elemeket és vegyületeket tartalmaz, amelyeket egy folyékony hidrogénréteg vesz körül. A tudósok becslése szerint ez a mag 9–22-szer nagyobb, mint a Föld: körülbelül 25 000 km sugarú.

Ezt a folyékony hidrogénréteget viszont folyékony hidrogén- és héliumrétegek veszik körül, amelyek a legkülső rétegekben végül gázneművé válnak. A Frenkel-vonal egy termodinamikai határ, amely elválasztja a gáznemű folyadékot a folyadéktól.

A Saturn természetes műholdai

A legfrissebb számok szerint a Saturnnak 82 kijelölt műholdja van, és sok mini hold, amelyben még mindig hiányzik. Ez teszi a Saturna bolygót a mai napig a legtöbb műholdakkal.

A Saturn műholdas rendszere nagyon összetett; például ismert, hogy közvetlen hatással vannak a gyűrűkre: pásztor műholdak.

Ezen kívül vannak olyan trójai műholdak, amelyek stabil pályán maradnak 60 ° -kal a többi műhold előtt vagy mögött. Például a Telesto és a Calypso holdak Thetys trójaiak, a Saturn egyik legfontosabb műholda.

A Saturn fő műholdai a Titan, Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea, Hyperion, Iapetus és Phoebe. Ezeket a műholdakat már az űrküldések előtt ismerték, ám a Szaturnusz felé irányuló kutatók még sok másat fedeztek fel.

Balra Mimas és egy hatalmas ütköző kráter. A jobb oldalon a Titan felülete. Mindkét kép a Cassini szondából származik. Forrás: Wikimedia Commons.

A Saturn holdjai közül a legnagyobb a Titan, amely szintén saját légkörrel rendelkezik, és a Jupiter nagy holdja, Ganymede, a teljes Naprendszer második legnagyobb része. A titán még nagyobb, mint a higany.

Az Enceladus, a Szaturnusz hatodik holdja viszont hatalmas hógolyó, meglepetéssel: magját egy forró folyékony víz óceánja takarja.

Saturn és Titan, a legfontosabb műhold

Kíváncsi tény a Saturn holdjai között, hogy vannak olyan műholdak, amelyek keringési pályája megegyezik, de sikerül nem ütközniük. Ezek közül a legfontosabbak a Janus és az Epimetheus.

A Saturn holdainak nem minden alakja gömb alakú, sok szabálytalan műholdak vannak, általában kicsi méretűek és keringnek a bolygó távolságától.

Titan és légköre

Titan infravörös képeinek mozaikja, amelyet a Cassini-szonda készített 2015-ben. Forrás: NASA a Wikimedia Commons segítségével.

Ez a Saturn műholdainak legnagyobb és legfontosabb, amely a Földtől kis fénypontként látható a távcső segítségével. Christian Huygens a holland csillagász volt az első, aki 1655 körül látta, és John Herschel, már a 19. században, titánnak hívta.

Körülbelül sűrűsége 1,9 g / cm ^3, és bár sziklás magot tartalmaz, szinte teljes egészében jégből készült.

A titán sűrű légköre nitrogén és kis százalékban tartalmaz metánt, valamint szénhidrogének nyomát. Ez figyelemre méltó ritkaság a Naprendszerben, mivel a többi műholdnak nincs saját légköre.

Van óceáni és csapadékmennyisége is, de nem víz, hanem metán. Ennek a vegyületnek a létezése a 20. század közepe óta ismert, köszönhetően spektroszkópiának, amelyet Gerard Kuiper csillagász végzett. Később a Voyager szonda megerősítette ezt a felfedezést.

A Titán érdekessége, hogy a metán mellett számos szerves vegyületet is felfedezték, amelyek az élet előfutárai. Az a mechanizmus, amellyel Titan megszerezte ezt a sajátos légkört, még nem ismert, de ez nagy érdeklődésre számít, mivel a szénhidrogének bősége sokkal nagyobb, mint a Földé.

A Cassini-szaturnusz misszió részeként a Huygens-szondanak sikerült a Titán felszínére szállnia, és egy fagyott felületet talált, de tele telekkel.

Noha a Titan változatos geológiával és éghajlattal rendelkezik, ez az ember számára nemkívánatos világ. Légköre nagyon dinamikus; például ismert, hogy fújnak a nagy sebességű szelek, jóval meghaladva a legnagyobb szárazföldi hurrikánokat.

Küldetések a Szaturnuszba

Pioneer 11

A NASA 1973-ban indította el, és néhány évvel később, 1979-ben érte el a Saturna pályáját. Ez a misszió alacsony felbontású képeket készített, valamint ismeretlen műholdakat és gyűrűket is talált a Földről.

A szondát végül 1995-ben elmozdították, de a plaket a Carl Sagan és Frank Drake által készített híres üzenettel látta el, amennyiben idegen navigátorok találkoztak rajta.

hajóutas

Ez a misszió két szonda elindításából állt: Voyager 1 és Voyager 2.

Noha a Voyager 1-et úgy tervezték, hogy eléri a Jupiteri és a Szaturnuszot, 2012-ben már meghaladta a Naprendszer határait, és 2012-ben belépett a csillagközi térbe. Legfontosabb megállapításai között szerepel a Titán légkörének meglétének megerősítése, valamint a fontos adatok a Saturn légkörének és a gyűrűrendszernek.

A Voyager 2 információkat gyűjtött a Szaturnusz légköréről, légköri nyomásáról és számos kiváló minőségű képről. A Szaturnusz meglátogatása után a szonda elérte az Uránt és a Neptunust, majd belépett a csillagközi térbe, ahogy a nővér szonda is.

Cassini

A Cassini-misszió a NASA, az Európai Űrügynökség és az Olasz Űrügynökség közös projektje volt. 1997-ben indult a Canaveral-fokról, és célja a Saturn bolygó és annak műholdas rendszerének tanulmányozása volt.

A szonda 2004-ben érte el a Szaturnuszot, és 2017-ig, amikor elfogyott az üzemanyag, 294-szer keringte a bolygót. A szondát ezután szándékosan merítették a Saturnba, hogy megakadályozzák azt, hogy az összeomlik az egyik műholdba, és így elkerüljék a radioaktív szennyeződést.

Cassini vitte a Huygens szondát, az első ember által készített tárgyat, amely az aszteroida övön túli világon szállt le: a Titan, a Saturn legnagyobb műholdasa.

Huygens képeket készített a Titan tájáról, valamint a gyűrűk szerkezetéről. Emellett képeket kaptunk Mimas-ról, egy másik Saturn műholdról, amely a gyűrűket legelteti. Megmutatják a hatalmas Herschel-krátert, amelynek központjában hatalmas hegy található.

Cassini megerősítette a víz jelenlétét az Enceladuson, a Szaturnusz hatodik jeges holdján, 500 km átmérőjű körzetében, amely körüli rezonancia a Dionéval.

Enceladus, a Saturn jeges holdja, amelyben egy óceán található. Cassini szonda kép. Forrás: Wikimedia Commons. NASA / JPL / Űrtudományi Intézet / Nyilvános.

Az enceladusi víz forró, a bolygó tele van gejzírekkel és fumarolokkal, amelyek kiszivárogtatják a vízgőzöket és a szerves vegyületeket, ezért sokan úgy vélik, hogy ez kikötheti az életet.

Iapetusról, a Szaturnusz másik nagy műholdjáról, a Cassini-képek egy sötétített oldalról derített fényt, amelynek eredete még mindig meghatározhatatlan.

Irodalom

1. A hónap ég. Konjunktúrák és ellentétek a külső bolygókra Helyreállítva: elcielodelmes.com.
2. Maran, S. A bábuk csillagászata.
3. EDÉNY. Cassini küldetések. Helyreállítva: solarsystem.nasa.gov.
4. Powell, M. A szabad szemű bolygók az éjszakai égbolton (és hogyan lehet őket azonosítani). Helyreállítva: nakedeyeplanets.com.
5. Seeds, M. 2011. A Naprendszer. Hetedik kiadás. Cengage tanulás.
6. Wikipedia. Bolygó gyűrű. Helyreállítva: es.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Szaturnusz (bolygó). Helyreállítva: es.wikipedia.org.
8. Wikipedia. Szaturnusz (bolygó). Helyreállítva: en.wikipedia.org.