Saturnus

Saturnus valokuvaus Hubble

Saturnus Se on aurinkokunnan toiseksi suurin planeetta Jupiterin jälkeen. Renkaisjärjestelmästä tunnettu se kuuluu Jovianos -nimisille planeetoille, jotka löytyvät asteroidihihnan jälkeen, joka erottaa ne kivisistä planeetoista.

Tunnetaan muinaisista ajoista lähtien, koska se on yksi viidestä paljaalle silmään näkyvästä planeetasta ja kauimpana heistä, Galileo tarkkaili sitä ensimmäisenä kaukoputkella vuonna 1610. Vaikka hän huomasi renkaiden aiheuttaman muodonmuutoksen, instrumentin ratkaisun puute ei antanut hänelle mahdollisuutta erottaa muotonsa.

Se oli vuosia myöhemmin, vuonna 1659, kun Christian Huygens kuvasi perustellusti kuuluisia renkaita. Pian myöhemmin italialainen tähtitieteilijä Giovanni Cassini tajusi, että renkailla oli jako, jota nyt kutsutaan Cassini Divisioniksi.

Vaikka antiikin tähtitieteilijät eivät pystyneet yksityiskohtaisesti renkaiden järjestelmään, planeetan upea visio piti tehdä niihin riittävästi niihin antaakseen sille nimet, kuten ”Alap Sahmas” (aurinko tähti) kaldealaisille, “Phaenon” (Bright as Sol) heprealaisten kreikkalaisille tai "khimalle" (vastuussa yleisestä tulvasta).

Muinaiset roomalaiset yhdistivät planeetan kreikkalaisen Jumalan Cronosin, Zeuksen isän kanssa, jota he kutsuivat Saturniksi. Tämän jumaluuden kunniaksi he juhlivat joulukuussa Saturnal -nimisiä puolueita, jotka myöhemmin jouluun liittyvät muinaiset kristityt.

Muilla muinaisilla kulttuureilla, kuten hindut, kiinalaiset ja mayat, on myös heidän tietueensa havainnoissa planeetalla. Mayalle päivämäärät, jolloin Saturnuksen, Jupiter ja Mars, olivat juhlavia.

Saturnuksen yleiset ominaisuudet

Saturn Saturday Planet verrattuna maahan, 95 kertaa vähäinen

Saturnus ei ole niin suuri kuin Jupiter, sillä on vain kolmasosa sen massasta, kun taas sen säde on 16 % alhaisempi. 

Se on planeettojen vähiten tiheä; 687 kg/m³ Se voi kellua vedessä, jos siellä olisi niin suuri valtameri, joka sisältää sen. Se koostuu pohjimmiltaan vedystä ja heliumista, tunnetuimmista elementeistä, vaikka se sisältää muita paljon alhaisemmassa osassa.

Saturnus on oma magneettikenttä, vähemmän voimakas kuin Jupiterin, mutta paljon enemmän kuin maanpäällinen, magneettinen akseli yhdensuuntainen kierto -akselin kanssa. Siksi samankeskisten ympyröiden muodossa olevat aurorat ovat yleisiä, aivan jokaisella polaarisella alueella. Ne muodostuvat sähköisesti varautuneiden hiukkasten siirtämällä planeetan intensiivisen magneettikentän keskellä.

Toinen Saturnuksen erottuva ominaisuus on lämmö, joka heittää avaruuteen, koska se säteilee melkein kaksinkertaisen energian, jonka se saa auringolta. Saturnuksen sisustus on erittäin kuuma ja tutkijat uskovat, että nestemäinen vety korkeassa paineessa johtuu nestemäisen vedyn kondensaatiosta.

Saturnuksen sisällä oleva paine muuttuu miljoona kertaa suurempi kuin maanpäällinen ilmakehän paine. Nestemäiset vetypisarat saavat nopeuden, kun ne kulkevat kohti planeetan keskustaa, tuottaen lämpöä.

Nestemäinen vety käyttäytyy kuin metalli, eikä ole vain vastuussa säteilytetystä lämmöstä, vaan myös magneettikentän luova dynamo -vaikutus.

Saturnuksen ilmapiiri muistuttaa Jupiteria, ja siinä on samanlainen valo- ja tummat kaistat. Pilvit koostuvat ammoniakki-, vesi- ja ammoniumhydrosulfurokiteistä. 

On voimakasta tuulta ja satunnaisia ​​myrskyjä, jotka viimeiset maanpäälliset kuukaudet. Saturnuksen päiväntasaajan tuulet voivat saavuttaa 500 m/s. 

Yhteenveto planeetan tärkeimmistä fyysisistä ominaisuuksista

-Massa: 5.69 x 10²⁶ kg.

-Päiväntasaajan radio: 6.0 x 10⁴ km

-Polaarinen radio: 5.4 x 10⁴ km

-Muoto: Huora.

-Keskimääräinen etäisyys aurinkoon: 1.4 x 10⁹ km

-Kiertoradan taipumus: 2.5. eklipttinen.

-Lämpötila: Välillä -139 --189 ºC.

-Painovoima: 10.4 m/s²

-Oma magneettikenttä: Joo.

-Ilmapiiri: Kyllä, enimmäkseen vety.

-Tiheys: 687 kg/m³

-Satelliitit: 82 muodollisesti nimetty, monet muut pienet kuut, ilman nimitystä.

-Sormukset: Kyllä, monimutkainen järjestelmä.

Saturnuksen renkaat

Saturnusrenkaat järjestelmä on ainutlaatuinen aurinkojärjestelmässä sen poikkeuksellisen kauneuden vuoksi

Renkaat ovat Saturnuksen erottuva sinetti, koska vaikka ne myös muilla kaasumaisilla jättiläisillä on, epäilemättä tämän planeetan alueet ovat mahtavimpia.

Renkaat koostuvat pääasiassa jäästä ja kivistä, ja niitä pidetään kunnossa joidenkin erikoistuneiden satelliittien painovoimavaikutuksen ansiosta: paimenen satelliitit. 

Esimerkki Saturnuksen renkaista

Aluksi tähtitieteilijät ajattelivat, että renkaat muodostivat jatkuvan aineen levyn ympärillä planeeta. Joka tapauksessa järjestelmän paksuus on halveksittava, korkeintaan yksi kilometri, kyky olla metrejä joillakin alueilla.

Voi palvella sinua: Kompressio: Konsepti ja kaavat, laskelmat, esimerkit, harjoitukset

Italialainen tähtitieteilijä Giovanni Cassini ymmärsi ensimmäisenä jakavan linjan olemassaolon heidän välilläan, noin 1675.

Vuosia myöhemmin Ranskan matemaatikko Pierre de Laplace sanoi, että ohuita renkaita oli tosiasiallisesti lukuisia. Lopuksi James Clerk Maxwell rakensi mallin, jossa hän ehdotti, että renkaat koostuvat monista hiukkasista, joista jokainen on riippumaton kiertoradalla.

Tähtitieteilijät erottavat renkaat aakkoset. 7 pää- ja kirkkainta rengasta ovat A, B, C ja D, kun taas E, F ja G ovat kalpeampia.

Heikkoimpia renkaita on myös tuhansia. Kaikkein vaalea ja ulkoisin havaittiin infrapunateleskoopilla ja sitä kutsutaan Febe -rengas.

Taiteellinen esitys, joka osoittaa Saturnuksen renkaat ja suuret satelliitit

Cassini's Division erottaa renkaan A B: stä, mutta samassa renkaassa A on tumma alue nimeltään Encke -osasto, ylläpitää yksi Saturnuksen satelliitit: leipä. Alueella on myös erittäin ohut rengas.

On olemassa monipuolisia laajoja jakoja, joita kutsutaan myös kuuluisten tähtitieteilijöiden kunniaksi: Colombo, Huygens, Maxwell ja Keeler.

Renkaiden alkuperä

Renkaat koostuvat hiukkasista, joiden koko siirtyy hiekkajyvästä (mikronit) valtaviin kiviin, joissa on kymmeniä metriä pitkiä, mutta tähtitieteilijät ovat yhtä mieltä siitä, että ne eivät ole peräisin samanaikaisesti planeetan kanssa, mutta aivan äskettäin.

On arvioitu, että päärenkaat A, B ja C ovat todennäköisesti muutama sata miljoonaa vuotta vanhoja, ja se on hyvin vähän tähtitieteellisesti. Tutkijat ovat varmoja, että kaikki aurinkokunnan planeetat muodostuivat samanaikaisesti, noin 46 miljardia vuotta sitten.

Renkaat muodostava materiaali voi tulla leijasta, meteorista tai kuusta, pirstoutuneena planeetan vakavuuden vuoksi. Joka tapauksessa se ei ole planeetan muodostumisen jäännökset.

Varmasti renkaiden alkuperä on toistaiseksi epävarma, mutta yleinen yksimielisyys on, että ne ovat melko epävakaita, joten niin nopeasti kuin ne muodostuivat, ne voivat kadota noin miljoonien vuosien aikana.

Käännösliike

Saturnuksen kiertorata

Saturnus kestää 29 vuotta ja 167 päivää kiertoradan matkustamiseen auringon ympärillä. Mielenkiintoista on, että Saturn ja Jupiter ovat Kiertoradan resonanssi, koska niiden välillä on painovoima -vuorovaikutus. Auringon vetovoima on tietysti paljon suurempi, mutta Jupiterin vaikuttaa myös.

Kun tähtitieteellisten esineiden välillä on kiertoradan resonanssi, niiden kiertoradan ajanjaksot ylläpitävät tiettyä osuutta, aina pienillä lukuilla. Saturn-Jupiterin tapauksessa jälkimmäinen kääntää 5 käännöstä jokaiselle kahdelle Saturnuksen kierrokselle ja katsotaan, että tällä resonanssilla on stabilisaattorivaikutuksia molempien planeettojen kiertoradalle.

Orbital -resonanssi, joka tapahtuu saturnuksen renkaiden muodostavien hiukkasten ja niiden keskuudessa kiertoradan renkaiden välillä.

Saturnus on aurinkokunnan planeetta, jolla on eniten satelliittia, joista 6: lla on siihen liittyvät kiertoradan ajanjaksot, katsotaan:

-Mimas ja Tetis, suhteessa 1: 2. Yhden MIMA: n paluulle Tetis täyttää 2 kertaa.

-Enced ja Dione, suhteessa 1: 2.

-Hyperion ja Titan, suhteessa 4: 3.

Lopuksi on huomattavaa, että 85 % aurinkokunnan kulmavirrasta on keskittynyt Jupiteriin ja Saturnukseen, kahteen suurimpaan planeetaan, toisin kuin aurinko, jolla on suurin massaprosentti, on vähän kulmavaiheessa.

Järjestelmän kulmavirhe on mielenkiintoinen fyysinen suuruus, koska se säilyy ilman ulkoisia vuorovaikutuksia. Muutoksen tapahtumista varten on välttämätön nettomomentti sisätiloista.

Saturnusliiketiedot

Seuraavat tiedot kuvaavat lyhyesti Saturnuksen liikettä:

-Kiertoradan keskimääräinen radio: 1.43 x 109 km

-Kiertoradan taipumus: 2.Viides ekliptisen tason suhteen

-Epäkeskeisyys: 0 -.056

-Keskimääräinen kiertoradan nopeus: 9.6 km/s

-Käännösjakso: 29.46 vuotta

-Kiertoaika: 10.66 tuntia

Milloin ja miten tarkkailla Saturnusta

Planeettaa Saturnusta pidetään ylemmän planeetan, joka on sen kiertorata maan kiertoradan ulkopuolella. Yläplaneetat ovat Jupiter, Saturn, Uranus ja Neptunus. Päinvastoin, planeettoja, joiden kiertorata on lähempänä aurinkoa.

Paras aika tarkkailla ylempää planeettaa on, kun maa seisoo sen ja auringon välillä. Toisaalta on vaikeampaa nähdä, milloin se on yhdessä, koska se on edelleen maapallon ja lähellä aurinkoa, mikä läpinäkymätön. Tilanne kuvataan graafisesti seuraavassa kuvassa:

Voi palvella sinua: Termodynaaminen järjestelmä: Ominaisuudet, tyypit, esimerkit Ulkoplaneetan vastustus ja konjunktio. Lähde: Maran, S. Tähtitiede nukkeille.

Luonnollisesti yksi taivaan tarkkailijan päätavoitteista on miettiä renkaita, joille pieni kaukoputki riittää. Mutta on tarpeen ottaa huomioon, että joskus renkaat laulavat maan suhteen ja siksi ne ovat näkymättömiä.

Kulma, jolla renkaat nähdään.

Saturnuksen seuraavat vastustajat ovat: 

-2020: 20. heinäkuuta

-2021: 2. elokuuta

-2022: 14. elokuuta

-2023: 27. elokuuta 

-2024: 8. syyskuuta 

-2025: 21. syyskuuta

Kiertoliike

Saturnus kestää keskimäärin noin 10.66 tuntia oman kierto -akselin käännöksen suorittamiseksi, vaikka kaikki sen alueet eivät käänny samalla nopeudella. Esimerkiksi Ecuadorissa pyörimisnopeus on 10.25 tuntia, kun planeetan sisällä se on 10.Noin 65 tuntia.

Tämä ilmiö tunnetaan nimellä Erilainen kierto Ja se johtuu siitä, että planeetta ei ole vakaa, kuten olemme sanoneet. Myös nestemäisen kaasumaisen luonteensa vuoksi planeetta kokee muodonmuutoksen kiertoliikkeen takia, mikä tekee katkeruuden pylväissä.

Sävellys

Saturnuksen koostumus on pohjimmiltaan sama kuin Jupiterin ja muiden kaasumaisten planeettojen: vety ja helium, vain Saturnuksessa vedyn osuus on suurempi, kun otetaan huomioon matala tiheys. 

Koska Saturn muodostettiin aurinkojärjestelmästä peräisin olevan sumun ulkoalueelle, planeetta voi kasvaa nopeasti ja kaapata suuren määrän vetyä ja heliumia.

Kuva Saturnusta ja hänen renkaistaan, jotka ovat ottaneet Cassini -avaruusalus, 2016

Johtuen valtavista paineista ja lämpötiloista, jotka kasvavat, kun pinnan molekyylinen vety etenee metallisessa vedyssä.

Vaikka planeetta on kaasumainen, sen ytimessä on pienempi osa raskaampia elementtejä, jotka ainakin osittain on kivistä, kuten magnesium, rauta ja pii. 

Näiden elementtien lisäksi erityyppisiä jäätyyppejä on runsaasti, kuten ammoniakki, vesi ja metaanijää, joilla on taipumus kerääntyä kohti planeetan keskustaa, joka on korkeassa lämpötilassa. Siksi materiaali on todella nestemäinen kaasun sijasta.

Saturnuspilvet koostuvat ammoniakkiista ja vesijästä, kun taas ilmakehässä on havaittu näiden aineiden asetyleenin, metaanin, propaanin ja jäljen lisäksi näiden aineiden lisäksi.

Sisäinen rakenne

Saturnus sisäinen ja ulkoinen rakenne. Lähde: Kelvinsong/CC BY-SA (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/3.0)

Vaikka vety ja helium hallitsee sitä, uskotaan, että Saturnus sisältää kivisen luonteen ytimen. Aurinkojärjestelmän planeettojen muodostumisprosessin aikana tämän ytimen ympärillä kaasut tiivistettiin nopeassa prosessissa, joka antoi sen kasvaa nopeasti. 

Saturnuksen ydin sisältää, kuten olemme sanoneet, kiviä ja haihtuvia elementtejä ja yhdisteitä, joita ympäröi nestemäisen vetykerros. Tutkijoiden mukaan tämä ydin on 9–22 kertaa suurempi kuin maa: noin 25.000 km radiota suunnilleen.

Tätä nestemäistä vetykerros on puolestaan ​​vety- ja nestemäisen heliumkerrosten ympäröimä. Frenkelin linja on termodynaaminen reuna, joka erottaa kaasumaisen nesteen nesteestä.

Saturnuksen luonnolliset satelliitit

Viimeisimpien laskelmien mukaan Saturnusta on 82 satelliittia nimeämällä ja lukuisia minikuuja, joista vielä puuttuu. Tämä tekee Saturnusta planeetasta suurimman määrän satelliitteja tähän mennessä.

Saturnuksen satelliittijärjestelmä on hyvin monimutkainen; Esimerkiksi tiedetään, että heillä on suora toiminta renkaille: paimen satelliitit. 

Lisäksi on troijalaisten satelliitteja, jotka pysyvät vakaassa kiertoradalla 60 °: ssa eteenpäin tai muiden satelliittien takana. Esimerkiksi Teat- ja Calipso -kuut ovat troijalaisia, jotka ovat yksi Saturnuksen tärkeimmistä satelliiteista.

Saturnuksen tärkeimmät satelliitit ovat Titan, Mimas, Encela, Tetis, Dione, Rea, Hyperion, Jaboto ja Febe. Nämä satelliitit tunnetaan ennen avaruusoperaatioita, mutta Saturnuksen tutkimuskoettimet ovat löytäneet paljon enemmän.

Voi palvella sinua: Jupiter (planeetta) Vasemmalle MIMA: lle ja valtava vaikutuskraatteri. Oikealla puolella titaanin pinta. Molemmat kuvat ovat peräisin Cassini -koettimesta. Lähde: Wikimedia Commons.

Suurin kaikista Saturnuksen kuoista on Titan, jolla on myös oma ilmapiiri ja joka on toiseksi suurin aurinkokunnan, Jupiterin suuri kuu Ganymedesin jälkeen Jupiterin jälkeen. Titan on jopa suurempi kuin elohopea.

Toisaalta Saturnuksen kuudes kuu on kooltaan valtava lumipallo, jolla on yllätys: sen ydin on nesteen ja kuuman veden valtameri.

Saturn ja Titan, heidän tärkein satelliitti

Utelias tosiasia Saturnuksen kuunen välillä on, että on satelliitteja, joiden kiertoradat ovat samat, mutta he saavat heidät shokkiin. Merkittävin näistä koorbitaalisatelliiteista ovat Janus ja Epimete. 

Kaikilla Saturnuksen kuolla ei ole pallomuotoa, on monia epäsäännöllisiä satelliitteja, yleensä pieniä ja kiertoratoja melko kaukana planeetasta.

Titan ja sen ilmapiiri

Titan -infrapunakuvien mosaiikki, jonka Cassini -koetin on ottanut vuonna 2015. Lähde: NASA kautta Wikimedia Commons.

Se on suurin ja tärkein Saturnuksen satelliiteista, jotka näkyvät maasta pienenä valopisteinä, kaukoputken avulla. Hollantilainen tähtitieteilijä Christian Huygens näki ensimmäisenä noin vuonna 1655 ja John Herschel, jo yhdeksännessä.

Sen likimääräinen tiheys on 1.9 g/cm³ Ja vaikka se sisältää kallioista ydintä, se on maailma, joka on melkein kaikki jään valmistettu.

Titanilla on tiheä ilmapiiri, jossa typpi hallitsee ja pieni prosenttiosuus metaanista, hiilivetyjen jäljen lisäksi. Se on huomattava harvinaisuus aurinkojärjestelmässä, koska muista satelliiteista puuttuu oma ilmapiiri.

Siinä on myös valtameriä ja sateita, mutta ei vettä, mutta metaania. Tämän yhdisteen olemassaolo on ollut tiedossa Twentieth -vuosisadan puolivälistä lähtien tähtitieteilijän Gerard Kuiperin suorittaman spektroskopian ansiosta. Myöhemmin Voyager -koetin vahvisti tämän löytön.

Kuva Saturnusta ja jotkut hänen luonnollisista satelliiteistaan: kevyempi, epimete, Jano, Mimas, Pandora ja Prometheus

Mielenkiintoinen asia Titanissa on, että siellä on havaittu monia orgaanisia yhdisteitä metaanin lisäksi, jotka ovat elämän edeltäjiä. Mekanismi, jolla Titan hankki tämän ominaisen ilmakehän.

Osana Cassini -operaatiota Saturnus. 

Vaikka Titanilla on monipuolinen geologia ja ilmasto, se on pieni viihtyisä maailma ihmisille. Sen ilmapiiri on hyvin dynaaminen; Esimerkiksi tiedetään, että nopean puhallustuulet, paljon parempia kuin suurimmat maan hirmumyrskyt.

Saturnuksen tehtävät

Pioneer 11

Pioneer 11

NASA käynnisti sen vuonna 1973 ja saavutti Saturnuksen kiertoradan muutama vuosi myöhemmin, vuonna 1979. Tämä operaatio vangitsi matalan resoluution kuvat ja löydettiin myös tuntemattomia satelliitteja ja renkaita, joita ei koskaan ole nähty maasta. 

Koetin ajautui lopulta vuonna 1995, mutta Plakin kantaminen Carl Saganin ja Frank Drake luomaan kuuluisan viestin kanssa, jos Alien Navigaattorit tulivat kompastumaan siihen.

Matkustaja

Voyager 2

Tämä tehtävä koostui kahden koettimen käynnistämisestä: Voyager 1 ja Voyager 2.

Vaikka Voyager 1 oli suunniteltu saavuttamaan Jupiterin ja Saturnuksen, hän ylitti jo aurinkokunnan rajat, pääsemällä tähtienväliseen tilaan vuonna 2012.  Tärkeimpien havaintojen joukossa on Titanin ilmakehän olemassaolon vahvistus, samoin kuin Saturnuksen ilmakehän ja Rings -järjestelmän tärkeät tiedot.

Voyager 2 koonnut tiedot Saturnuksen ilmakehästä, ilmakehän paineesta ja lukuisista korkealaatuisista kuvista. Saturnuksen vierailun jälkeen koetin saapui Uranukseen ja Neptunukseen, minkä jälkeen hän meni tähtienväliseen tilaan, aivan kuten sisaren koetin.

Cassini

Cassini -aluskokous

Cassini Mission oli NASA: n, Euroopan avaruusjärjestön ja Italian avaruusjärjestön välinen yhteinen projekti. Se lanseerattiin vuonna 1997 Cabo Cañaveralilta ja sen tavoitteena oli tutkia Saturnusta ja sen satelliittijärjestelmää.

Koetin saapui Saturnukseen vuonna 2004 ja onnistui kiertämään 294 kertaa planeetalle vuoteen 2017 saakka, tyhjentämällä polttoainetta. Sitten koetin oli tarkoituksellisesti upotettu Saturnukseen, jotta vältetään kaatuminen yhtä satelliittia vastaan ​​ja siten välttää radioaktiivista pilaantumista.

Cassini kantoi Huygens -koettimen, ensimmäinen ihmiskunnan valmistama esine asteroidihihnan ulkopuolella sijaitsevassa maailmassa: Titan, Saturnuksen suurin satelliitti. 

Huygens lisäsi kuvia Titan -maisemasta sekä renkaiden rakenteesta. Hän sai myös kuvia Mimasista, toisesta Saturn -satelliitista, joka paimenet renkaat. He näyttävät valtavan kraatterin Herschelin, ja sen keskellä on valtava vuori.

Cassini vahvisti myös veden läsnäolon Encamassa, Saturnuksen kuun kuudes ja pakkasen, halkaisijaltaan 500 km, joka on kiertorauhassa Dionen kanssa. 

Encard, Saturnuksen kuun pakkas, jossa on valtameri. Cassini -koetinkuva

Englanti vesi on kuuma, ja planeetalla on runsaasti geyserejä ja fumaroleja, jotka karkottavat vesihöyryä ja orgaanisia yhdisteitä, minkä vuoksi monet uskovat, että se voisi sijoittaa elämän.

Tietoja Japantosta, toinen Saturnuksen suurista satelliiteista, Cassinin kuvat paljastivat tumman puolen, jonka alkuperä on edelleen määrittelemätön.