Сатурн

Радіус планети Сатурн становить 60 268 км, маса — 5,685×10²⁶ кг, щільність — 0,69 г/см³, доба на Сатурні триває 10 годин 11 хвилин, кут орбіти дорівнює 26,73°, температура на планеті -150 °C.

Сатурн був помічений людьми, мабуть, пізніше таких яскравих планет, як Юпітер, Марс і Венера. Але в стародавній Греції про нього вже знали. Візуальні спостереження без телескопів не могли привести до серйозних відкриттів. Першість в астрономічних відкриттях Сатурна належить Галілео Галілею, людині, котра першою направила в небо телескоп. Зорова труба вченого була настільки недосконала, що не давала досить чіткого зображення. Це не дозволило італійцю розглянути кільця Сатурна. Але з боків від диска планети Галілей бачив неясні тіла. Він вважав їх супутниками Сатурна, аналогічні зі вже відкритими ним супутниками Юпітера.

Голландський вчений Гюйгенс відкрив у Сатурна кільця, а також і найбільший супутник Сатурна — Титан.

Першим космічним апаратом, що відвідав околиці Сатурна, був „Піонер-11”, який 1 вересня 1979 р. пройшов на відстані 21 400 км від хмарного шару планети. Магнітне поле Сатурна виявилося сильніше земного, але слабкіше, ніж у Юпітера. Була уточнена маса Сатурна. За характером поля тяжіння було зроблено висновок, що внутрішня будова Сатурна схожа на будову Юпітера. За даними вимірювань інфрачервоного випромінювання вчені визначили температуру видимої поверхні Сатурна. Вона виявилася рівною 100 K, і цей факт свідчив про те, що планета випромінює приблизно в два рази більше тепла, ніж одержує від Сонця.

Якісніші зображення були одержані під час прольоту двох „Вояджерів”, які під дією тяжіння Юпітера змінили свої траєкторії і попрямували до Сатурна. На одержаних знімках хмарного покриву планети були видно вихрові смуги, вихори, ореоли і плями різних кольорів — від жовтого до коричневого, що нагадують утворення на Юпітері. Виявлено і червону пляму поперечником близько 1250 км, а також швидко зникаючі темні овальні утворення.

Сатурн з його кільцями — найдивовижніша планета в Сонячній системі. Широкі, абсолютно плоскі кільця оточують екватор планети, як капелюх — його поля. Кільця розташовані похило до площини орбіти Сатурна, по якій планета обходить Сонце за 29,5 років. Тому в залежності від положення Сатурна на його орбіті кільця повертаються до нас то однією стороною, то іншою. Кожні 15 років вони розташовуються до нас ребром, і тоді їх не можна розгледіти навіть в найсильніші телескопи.

Сатурн багато в чому нагадує свого побратима — Юпітера. Багато дивних, на наш погляд, особливостей Юпітера виражені у Сатурна ще різкіше. Наприклад, він стислий у полюсів ще сильніше і складається з речовини, легшої, ніж вода. Сатурн, як і Юпітер, оточений суцільним хмарним покривом, але тільки ця туманна пелена на ньому менш плямиста. Смуги і плями на Сатурні хоч і є, але вони виділяються не так різко, як на диску Юпітера.

Еліптична орбіта Сатурна має ексцентриситет 0,0556 і середній радіус 9,539 а. о. (1427 млн км). Максимальна і мінімальна відстані від Сонця дорівнюють приблизно 10 і 9 а. о. відповідно. Відстані від Землі змінюються від 1,2 до 1,6 млрд км. Нахил орбіти планети Сатурн до площини екліптики становить 2°29,4′. Кут між площинами екватора і орбіти досягає 26°44′. Планета Сатурн рухається по своїй орбіті з середньою швидкістю 2,64 км/с; період обертання навколо Сонця складає 29,46 земних років.

Планета не має чіткої твердої поверхні, оптичні спостереження важко проводити через непрозорість атмосфери. Для екваторіального і полярного радіусів прийняті значення 60 тис км і 53,5 тис км. Середній радіус Сатурна в 9,1 разів більший, ніж у Землі. На земному небі Сатурн виглядає як жовтувата зірка, блиск якої змінюється від нульової до першої зоряної величини. Маса Сатурна складає 5,68×10²⁶ кг, що в 95,1 разів перевершує масу Землі; при цьому середня щільність Сатурна, рівна 0,68 г/см³, майже на порядок менша, ніж щільність Землі. Прискорення вільного падіння біля поверхні Сатурна на екваторі рівне 9,06 м/с². Поверхня Сатурна (хмарний шар), як і Юпітера, не обертається як єдине ціле. Тропічні області в атмосфері Сатурна обертаються з періодом 10 годин 14 хвилин земного часу, а на помірних широтах цей період на 26 хвилин більший.

Атмосфера планети Сатурн — в основному водень і гелій. Але через особливості утворення планети більшу, ніж в Юпітера, частину Сатурна складають інші речовини. „Вояджер-1” з’ясував, що близько 7% об’єму верхньої атмосфери Сатурна — гелій (в порівнянні з 11% в атмосфері Юпітера), тоді як майже все інше — водень.

Невисока контрастність кольорів на видимому диску Сатурна могла б бути результатом сильнішого змішування газів в напрямі, перпендикулярному екватору, чого не спостерігається в атмосфері Юпітера, на якому смуги хмар помітні навіть в 65 мм зорову трубу із лише 60-кратним збільшенням. Така особливість в атмосфері Сатурна, мабуть, пов’язана з особливостями вітрів на ньому.

Вітри на Сатурні дуже сильні. Поблизу екватора „Вояджери” виміряли їх швидкість: близько 500 метрів за секунду. Вітри дмуть, здебільшого, в східному напрямі (нагадаємо, що як і більшість планет, Сатурн обертається із заходу на схід). Сила вітрів слабшає при віддалені від екватора. Також при віддалені від екватора з’являється все більше західних течій вітрів. Переважання східних потоків (по напряму осьового обертання) вказує на те, що вітри не обмежені шаром верхніх хмар, вони повинні розповсюджуватися всередину, принаймні на 2000 км. Крім того, вимірювання „Вояджера-2” показали, що вітри в південній і північній півкулях симетричні щодо екватора. Є припущення, що симетричні потоки якось пов’язані під шаром видимої атмосфери.

Коли „Вояджер-2” був за Сатурном відносно Землі, радіопромінь пройшов через верхню атмосферу, дозволивши виміряти її температуру і щільність. Мінімальна температура на Сатурні — 82 K. Температура зростає при зануренні в атмосферу.

„Вояджери” виявили ультрафіолетове випромінювання водню в атмосфері середніх широт і полярні сяйва на широтах вище 65°. Подібна активність може привести до утворення складних вуглеводневих молекул. Полярні сяйва середніх широт, які відбуваються тільки в освітлених Сонцем областях, виникають з тих же причин, що і полярні сяйва на Землі. Різниця лише в тому, що на нашій планеті це явище властиве в значній мірі вищим широтам.

Магнітосфера Сатурна, як і у інших планет, визначається зовнішнім тиском сонячного вітру. Коли „Вояджер-2” увійшов до магнітосфери планети, тиск сонячного вітру був високим, і магнітосфера протягнулася лише на 19 радіусів Сатурна (1,1 мільйона кілометрів) у напрямі Сонця. Пізніше, коли „Вояджер” залишав Сатурн, вітер Сонця слабшав, і магнітосфера Сатурна повинна була збільшитися на 70%. На відміну від всіх інших планет, чиї магнітні поля були виміряні, поле Сатурна орієнтоване так, що вісь його симетрії співпадає з віссю обертання планети навколо осі. Це рідкісне явище в Сонячній системі було відкрито ще „Піонером-11” в 1979 році, і було підтверджене „Вояджерами”. В межах магнітосфери Сатурна були виявлені пояси, що відрізняються один від одного. Вони різняться набором частинок, які утримуються в цих поясах, і їх енергією. Частинки ці постачаються як Сонцем, так і супутниками планети. Магнітосфера планети Сатурн випромінює радіошуми, зафіксовані „Вояджером-1”. Цікаво, що коли магнітосферу вивчав „Вояджер-2”, шуми зазнали змін і значно слабшали. Можливо, це пов’язано з сезонними змінами та активністю Сонця, проте в той момент Сатурн також увійшов до магнітосфери Юпітера, що, як відомо, роздувається часом до таких меж. І хоча вплив поля Юпітера на такій відстані малий, можливо, і він все-таки причетний до змін в магнітосфері Сатурна.

На сьогодні у Сатурна встановлено існування семи кілець, три з яких видно із Землі і виявлено астрономами вже давно. Кільця Сатурна складаються з безлічі крижаних частинок з розмірами від долі міліметра до декількох метрів. Кільця Сатурна дуже широкі: їх ширина складає 137 000 км. В той же час кільця мають товщину всього декілька десятків метрів. Якщо уявити собі планету Сатурн у вигляді футбольного м’яча, кільця б у такої планети були набагато тонші за волос. Кільця Сатурна, через свою велику ширину і високу відбивну здатність їх складових частинок, дуже яскраві. Існує три основні кільця, названі буквами латинського алфавіту, — A, B і C. Вони помітні без особливих труднощів із Землі. Є імена і у слабкіших кілець — D, E, F. Між кільцями існують щілини, де немає частинок. Та́ з щілин, яку можна побачити в середній телескоп із Землі (між кільцями A і B), названа щілиною Кассіні. У ясні ночі з хорошими телескопами можна побачити менш помітні щілини. Кільця є залишками тієї допланетної хмари, яка, швидше за все, породила всі тіла Сонячної системи.