СПУТНИКИ САТУРНА (РЕЯ, ЯПЕТ, ФЕБА)

Рея

Название спутника: Рея;

Диаметр: 1529 км;

Площадь пов-ти: 7 337 000  км²;

Объем: 18,7×10⁸ км³ ;

Масса: 2,3×10²¹ кг ;

Плотность: 1233  кг/ м³;

Период вращения: 4,5 суток;

Период обращения: 4,5 суток;

Расстояние от Сатурна: 466 700 км;

Орбитальная скорость: 7,54  км/ с;

Длина по экватору: 4 801 км;

Наклон орбиты: 0,35°;

Ускор. свободного падения: 0,26 м/с²;

Спутник: Сатурна

       Рея - двадцать первый спутник по отдаленности от Сатурна, а также 5 луна планеты, открытая Джованни Кассини 13 декабря 1972 года. Она была названа в честь древней богини, дочери Урана и Геи, а также сестры и супруга Кроноса. Рея - округлое ледяное тело с диаметром более полутора тысячи километров,  состоящие по большей части из водяного льда и по меньшей части из горных пород. Все же   низкая плотность Реи (1233  кг/ м³) свидетельствует о том, что каменные породы составляют менее трети массы спутника, а остальное приходится на водяной лёд. По размерам это второй спутник Сатурна, после Титана, его объем составляет 1 870 000 000 км³, что в 590 раз меньше объема Земли. Спутник покрыт бесчисленным множеством кратеров, также на спутнике имеется сеть тонких бороздок,  которые представляют собой ни что иное, как ледяные хребты и обрывы.  На спутнике Рея имеются участки с различной кратерированностью, на одних участках спутника имеются кратеры диаметром до сорока километров, тогда как на других участках, кратеры очень маленьких размеров. В ноябре 2005 года аппаратом Кассини, были обнаружены слабые, едва заметные кольцевые структуры вокруг спутника, немного похожие на кольца Сатурна. Это было первое обнаружение колец вокруг луны.  До этого Кольца наблюдались только у планет Гигантов (Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна).

     Как и у луны Юпитера Европы, ледяной шар Рея покрыт тонкой кислородной оболочкой.  На кислород приходится около 70 % атмосферы спутника, остальные 30% - углекислый газ. Разность температур в солнечное и ночное время составляет около 54°C. При максимальном сближении с Солнцем на расстояние  1 430 467 000 км, поверхность спутника прогревается до −174 °C, однако, из-за тонкой атмосферы, в ночное время быстро остывает до −220 °C. Ученым пока не ясно внутреннее строение Реи. Предположительно в центре может находится скалистое ядро, радиусом 255 км. Наличие жидкого океана вокруг ядра, не установлено, но и опровергается, как и сама жизнь на спутнике.

Снимок  поверхности Рея с высоты 20 000 км, принадлежащий космической

межпланетной станции “Кассини-Гейгенс”. Рея относится к наиболее

кратерированным спутникам Солнечной системы.

     

Япет

Название спутника: Япет;

Диаметр: 1452 км;

Площадь пов-ти: 6 700 000  км²;

Объем: 16,02×10⁸ км³ ;

Масса: 1,81×10²¹ кг ;

Плотность: 1083  кг/ м³;

Период вращения: 79,32 суток;

Период обращения: 79,32 суток;

Расстояние от Сатурна: 3 500 600 км;

Орбитальная скорость: 3,26  км/ с;

Длина по экватору: 4560 км;

Наклон орбиты: 15,47°;

Ускор. свободного падения: 0,22 м/с²;

Спутник: Сатурна

       Третий по размерам спутник Сатурна, уступает только Титану, имеет радиус 726 км. Он оборачивает вокруг планеты синхронно с собственным вращением вокруг оси, поэтому всегда повернут к ней одной стороной.  Одна сторона смотрит в направлении движения спутника по орбите, она — всегда черная и поэтому заметить ее с Земли невозможно. Противоположное ему, заднее полушарие, блестит почти столь же ярко, как свежевыпавший снег, и соперничает с одними из самых ярких объектов в Солнечной системе — Европой и Энцеладом. Япет -  двадцать четвертый спутник Сатурна расположен на расстоянии 3 560 800 км от центра Сатурна. Ему потребуется довольно много времени, чтобы полностью обернуться вокруг планеты- 80 земных суток, при средней орбитальной скорости 11 736 км/ч.

      Япет был обнаружен астрономом Джованни Кассини в 1671 году и назван в честь сына Урана, отца Прометея и Атланта, а так же предка человеческой расы - Япета (Иапет). Плотность Япета довольно низкая и составляет всего 1083  кг/ м³ (к примеру плотность Луны в три раза больше - 3346  кг/ м³), значит, вероятнее всего, спутник должен полностью состоять из водяного льда. Масса Япета низкая (в 40,6 раз меньше Луны и в 3300 раз меньше чем масса Земли) и поэтому сам спутник не способен надолго удерживать воздушную оболочку. Температура тёмного полушария — около −143 °C. Такая температура обеспечивает возможность медленной сублимации водяного льда — прямого превращения его в пары воды, минующего жидкую стадию. Пары воды образуют очень разреженную атмосферу вокруг всего спутника.

      В декабре 2004 года космический аппарат "Кассини" передал новые снимки Япета, на которых виден уникальный горный хребет, кольцом опоясывающий экватор спутника. Его высота достигает 13 км (выше высочайшей точки Земного шара горы Эверест на 4,2 км), ширина 20 км, протяжённость — около 1300 км. Ученым до сих пор неясно происхождение этого хребта. Многие считают, что он мог появиться в результате сжатия пород или прорыва материала из глубин луны на её поверхность. 

 Сатурн - в объятии Колец с поверхности Япета

Обзор поверхности Япета с высоты 4 000 км. Снимок аппарата "Кассини"

 

 Феба

Название спутника: Феба;
Диаметр: 220 км;

Масса: 8,3×10¹⁸ кг ;

Плотность: 1634  кг/ м³;

Период вращения: 9 ч 17 мин 17 сек;

Период обращения: 550,56 суток;

Расстояние от Сатурна: 12 896 000 км;

Орбитальная скорость: 1,71  км/ с;

Наклон орбиты: 151,8°;

Ускор. свободного падения: 0,05 м/с²;
Спутник: Сатурна

     

    Феба - двадцать седьмой естественный спутник Сатурна. Расположен вдалеке от колец Сатурна на расстоянии 12 890 000 км от внешних облаков и 12 956 000 км от центра планеты. Его орбита сильно вытянутая и наклонена к экватору Сатурна 151,8°. Средняя длина орбиты - 81 364 000 км. Фебе необходимо около 551 суток (1,51 земных лет) чтобы обернуться вокруг планеты при средней орбитальной скорости всего 1,71 км/с. Феба - полностью каменное тело неправильной формы, больше похож на кусок астероида. По одной из версий спутник образовался в Поясе Койпнера (за пределом орбиты Нептуна) и был захвачен гравитационным притяжением Сатурна. Это же и объясняет странное вращение спутника, не похожее на вращение остальных лун Сатурна. Феба движется в обратном направлении по орбите по отношению к другим спутникам. Так же у Фебы имеется свое собственное вращение вокруг оси, а не синхронное, как у других лун. День на двадцать седьмом "компаньоне" Сатурна длится около 9 часов и 17 минут. Поверхность спутника полностью покрыта ударными кратерами, это говорит о ее немолодом возрасте. Предположительно Феда образовалась 4 млрд лет назад отколовшись от более крупного тела. Возможно спутник прилетел из другой звездной системы. Феба является очень тёмным телом, но некоторые кратеры внутри состоят из более светлого материала, возможно это лед. У спутника отсутствует всякая атмосфера, а средняя температура на его поверхности минус 198 градусов по Цельсию.

Поверхность Фебы почти полностью усыпана кратерами. Снимок принадлежит

аппарату "Кассини", который облетел вокруг спутника в июне 2004 года

СПУТНИКИ САТУРНА (ЭНЦЕЛАД, ТЕФИЯ, ДИОНА)

Спутники: Сатурна;
Количество: 62;
Диаметр  более 2000 км: Титан; 
Диаметр   1000-2000 км: Рея, Япет, Диона, Тефия;
Диаметр   100-1000 км: Энцелад, Мимас, Гиперион, Феба, Янус, Эпиметей, Прометей;
Диаметр  менее 100 км: Пандора, Атлас, Елена и др.;

    Наиболее крупные спутники Сатурна были открыты Гейгенсом и Кассини в 1659-1675 годах (Титан, Япет, Тифея, Диона, Рея). Через столетие в 1785 году Гершель открыл еще два спутника: Мимас и Энцелад. К 1995 г. у Сатурна уже было известно 22 луны. А с начала  ХХI в. до  настоящего времени, ученые и космические аппараты обнаружили еще около 40 спутников. В основном это мелкие каменные тела неправильной формы, больше похожи на астероиды. Самый крупный из них Сиарнак имеет диаметр 40 км, был открыт в 2000 году.Он обращается вокруг планеты за 896 дней. А в 2008 году, аппарат Кассини-Гейгенс на расстоянии 167 500 км от планеты,  обнаружил самую маленькую луну Сатурна - Эгеон. Его диаметр всего 500 м. Большинство лун Сатурна состоят преимущественно из водяного льда. У наиболее крупных формируется внутреннее каменное ядро. Все спутники, за исключением Гипериона и Фебы, имеют синхронное вращение - они повернуты всегда одной стороной к Сатурну, как Луна к Земле. Орбита самого дальнего спутника Сатурна - Форньот, находится на расстоянии 25,1 млн. км. Ему требуется более 4 земных лет, чтобы совершить полный оборот вокруг планеты. Самой крупной луной Сатурна является Титан, диаметр которого составляет 5152 км. К Титану также относится титул, как Второй по размерам Спутник Солнечной Системы. Ниже будут детально описаны 7 крупнейших спутников Сатурна: Энцелад, Тефия, Диона, Рея, Япет, Феба и Титан.

Энцелад

Название спутника: Энцилад;

Диаметр: 499 км;

Площадь пов-ти: 782 000  км²;

Объем: 6,54×10⁷ км³ ;

Масса: 1,08×10²⁰ кг ;

Плотность: 1610  кг/ м³;

Период вращения: 1,37 суток;

Период обращения: 1,37 суток;

Расстояние от Сатурна: 177 000 км;

Орбитальная скорость: 9,4 км/ с;

Длина по экватору: 1 567 км;

Наклон орбиты: 0,02°;

Ускор. свободного падения: 0,11 м/с²;

Спутник: Сатурна

      Энцелад  находится на расстоянии 177 000 км от внешних слоев атмосферы Сатурна и является четырнадцатым спутником по отдаленности от планеты, а также шестым по размерам и массе. Энцелад - имеет форму сплющенного трехосного эллипсоида. За счет приливных сил и вращения вокруг Сатурна полярный диаметр - 497 км, на 6 км меньше экваториального - 503 км. Энцелад обращается вокруг Сатурна за 32,9 часа. В настоящее время Энцелад находится в орбитальном резонансе 2:1 с Дионой. Т.е за время одного оборота Энцелада вокруг Сатурна, Диона успеет обернуться 2 раза. Энцелад, как и множество других крупных спутников, был открыт в конце ХVIII века в 1789 году английским астрономом Уильям Гершелем. Слабая оптика того времени и большое расстояние от Земли, не позволяли долгое время обнаружить спутник. Однако в  период, когда Земля находится в плоскости колец Сатурна, яркость их сокращаются и Энцелад легче заметить. Именно тогда Гершель заметил довольно яркую точку, которая почти сливалась с яркостью Колец Сатурна. До периода космических исследований знания об Энцеладе не менялись и оставались такими же, как и  в эпоху Гершеля. В начале 80-х годов ХХ века, когда космическая станция "Вояджер-1", а позднее и "Вояджер-2", впервые пролетела мимо Энцелада, было получено множество снимков поверхности и атмосферы спутника. Все же сближение составляло 220 000 км и поэтому снимки были недостаточно качественными. Но даже, с их помощью, ученые сделали следующий шаг в изучении четырнадцатой луны Сатурна. Уже тогда было установлено наличия у Энцелада большой отражательной способности поверхности, а малое количество кратеров указывало на её молодой возраст и на существование современной или недавней геологической активности. А с 2004 года по настоящее время спутник продолжает изучать аппарат "Кассини". Данные, полученные от "Кассини" уже в 2005 году позволили американским учёным обнаружить существование на Энцеладе химических веществ, которые характерны для присутствия органической материи в недрах спутника. Это может свидетельствовать о возможности зарождения органической жизни в подлёдных слоях Энцелада. Кроме того, был открыт водяной пар и сложные летучие углеводороды из геологически активной южной полярной области.

      Энцелад - не слишком крупный и не слишком тяжелый спутник Солнечной системе, тем не менее он имеет некоторые существенные отличия от других лун. Во первых  наружный слой  Энцелада полностью состоит из водяного льда и имеет самую чистую в Солнечной системе ледяную поверхность, поэтому его поверхность почти белая. Толстая ледяная кора  отражает свыше 99 % падающего на неё солнечного света, делая Энцелад чемпионом Солнечной системе по отражательной способности. Если бы спутник находился вдалеке от Колец Сатурна, то яркость Энцелада, позволила бы наблюдать его на ночном небе без специальной увеличивающей оптики. Во вторых, как и на спутнике Юпитера Ио, в недрах Энцелада происходит невероятно активная геологическая деятельность. Какой-то мощный источник тепла находится в центральных частях спутника, который время от времени вырывается наружу и поднимает на несколько сотен километров фонтаны ледяной воды. Извергающаяся из недр Энцелада вода формирует "след", обращающийся уже вокруг самого Сатурна в виде кольца. Пока не вполне понятно, что является источником энергии, который поддерживал бы этот беспрецедентно высокий, для столь малого спутника, уровень вулканической активности. В 2010 г. учёные выяснили, что фонтанирование на поверхности спутника Сатурна происходит из-за колебания Энцелада при движении по орбите. Им могла бы стать энергия, выделяющаяся в ходе радиоактивного распада, однако в водяном фонтане были обнаружены пылевые частицы и небольшие льдинки. Для того, чтобы забросить их на сотни километров вверх, требуется слишком много энергии. Возможно, недра Энцелада разогревают приливные волны, образующиеся за счет гравитационных воздействий Сатурна и близлежащих спутников.

 Извержение водяного льда в южном полушарии Энцелада. Такие ледяные фонтаны могут

подниматься на несколько сотен километров от поверхности. Некоторые частицы 

покидают барьер силы притяжения Энцелада, и остаются в окололунном пространстве.

А некоторые, за счет огромной силы в недрах Энцелада, покидают спутник и служат

материалом для формирования и пополнения колец Сатурна. 

Энцелад в сравнении с Землей. В нашу планету могло бы вместиться 16 660 Энцеладов

      Энцелад имеет тонкую атмосферу - в основном это пыль и водяной пар. Атмосфера на 65 % состоит из водяного пара, 20 % приходятся на молекулярный водород, а остальные 15 % — это углекислый газ, молекулярный азот и оксид углерода (СО). Небольшой Энцелад не может удерживать воздушную оболочку собственным притяжением, следовательно, имеется постоянный источник её пополнения. Наличие атмосферы, участков с более высокой температурой, молодость поверхности говорят о наличии какого-то внутреннего источника энергии, поддерживающего геологические процессы на спутнике. Средняя температура — минус 200 градусов по Цельсию. Имеются области с аномально высокой температурой (на 20—30 градусов выше). Ученые более чем уверены, в том что Энцелад является одним из внеземным местом для живых обитателей в Солнечной системе. Как и остальные спутники Сатурна, Энцелад в основном состоит из воды. Лишь в центре планеты расположено ядро, а вокруг ее мантия. Наружный слой - заледенелая навеки водяная кора. От внешних источников энергии, т.е от солнечного тепла,  этот лед  никогда не растает. Слишком большое расположение от Солнца говорит само за себя. Однако внутренний источник энергии, который вероятно образуются в мантии или ядре при распаде радиоактивных веществ (алюминий-26 и железо-60), вполне может вырабатывать достаточную энергию для расставания замерших ледяных подземных айсбергов в жидкую воду ближе к центре планеты. Если пробурить и пройти сквозь многокилометровый слой льда, то постепенно температура будет расти, пока плотность воды не станет такой, при которой нарушится плотная структура молекул, и она перейдет в жидкую фазу с плотностью 1000 кг/м³. Поэтому ученые и исследователи уверенно утверждают о наличии живых организмов в таких подземных океанах. Возможно эти организмы - не только микроскопические бактерии, но и довольно крупные морские обитатели. Так же при изучении "Кассини" ледяных извержений на поверхности Энцелада, было обнаружены следы такого химического элемента как соль. А значит океан, а недрах спутника, помимо того, что он жидкий может быть, как и на Земле, - соленым. Эти причины, побудили космическую корпорацию НАСА создать проект под названием "Titan Saturn System Mission" (TSSM), в задачи которого будет входить изучение Сатурна, его спутников, а также конкретно поиск внеземных обитателей на Энцеладе.

 Круговорот воды в недрах Энцелада. Ледяная кора, толщиной около 50-ти км, по мере спуска

нагревается, а когда ее температура равна 273 К (0 °C) переходит в жидкость. Горячие породы, 

за счет большой радиоактивной энергии выталкивают слои жидкой воды, по мере подъема

температура падает и вода переходит в твердое состояние, вырываясь наружу в виде

фонтанов из ледяных частиц в высоту на сотни километров. Эти же частицы

падают на поверхность и процессы вновь повторяются.   

Внутренняя структура Энцелада на основе последних данных "Кассини". Внутренняя 

структура силикатного ядра имеет коричневый цвет, в то время как внешняя структура

и лёд имеет белый цвет. Жёлтым обозначена мантия, а красным — ядро

Поверхность Энцелада является самой яркой в Солнечной системе. 

Она отражает 99 % солнечного света, а наблюдать ее с Земли очень трудно, 

поскольку внешняя оболочка спутника сливается с яркими Кольцами Сатурна

Тефия

Название спутника: Тефия;

Диаметр: 1060 км;

Площадь пов-ти: 3 528 000  км²;

Объем: 6,23×10⁸ км³ ;

Масса: 6,17×10²⁰ кг ;

Плотность: 984  кг/ м³;

Период вращения: 1,89 суток;

Период обращения: 1,89 суток;

Расстояние от Юпитера: 235 000 км;

Орбитальная скорость: 11,35  км/ с;

Длина по экватору: 3 328 км;

Наклон орбиты: 1,12°;

Ускор. свободного падения: 0,145 м/с²;

Спутник:Сатурна

      Тефия - ближайшая из крупнейших лун Сатурна, была открыта итальянским и французским астрономом Джованни Кассини в 1684 году. А в 1847 году Гершель дал окончательное название спутника, по имени титана (брата Кроноса) в греческой мифологии. Тефия считается 16-ым по размерам спутником в Солнечной системе и имеет радиус 530 км. Орбита расположена на расстоянии 295 000 км от центра планеты и 235 000 км от внешних ее облаков. Как и большинство спутников Солнечной системы обращение Тефии вокруг Сатурна синхронизировано с вращением вокруг своей оси, т.е спутник повернут всегда одной стороной к планете. Спутник находится глубоко внутри магнитного поля Сатурна и поэтому часто подвергается бомбардировкой энергичных частиц (электронов и ионов). 

     Спутник, по праву считается одним из самых ярких мест в Солнечной системе. Его поверхность состоит из почти чистого водяного льда с небольшим количеством тёмного материала. Местность выглядит местами в виде холмов и кратеров, а местами - равнины. Одной из особенностью спутника, является наличие в западной части полушария большого ударного кратера Одиссей, диаметром 445 км (0,4 диаметра спутника). Вторая основная структура на Тефии - огромная долина, называемая каньоном Итака. Её ширина около 100 км и глубина до 3 километров. Протяжённость каньона более чем 2000 км в длину, что составляет примерно 3/4 длины вокруг окружности Тефии. Каньон Итака занимает около 10% поверхности спутника.

      Между учеными ведется множество споров по поводу внутреннего строения Тефии. Одни утверждают, что Тефия имеет  ядро радиусом 150 км, и ледяную мантию. Другие же выдвигают версию, что вместо плотной мантии под толщей льда, как и на Европе, скрывается океан из жидкой воды. Как и наш спутник - Луна, Тефия не имеет собственной воздушной оболочки - атмосферы. Поэтому небо над поверхность не задерживает солнечный свет и тепло. Днем и ночью на спутнике темно, а температура почти стабильная  −187 °C (86 К).

Почти половину поверхности Тифея покрывает ударный

  кратер Одиссей, диаметр которого 445 км.

  Диона

Название спутника: Диона;

Диаметр: 1123 км;

Площадь пов-ти: 3 960 000  км²;

Объем: 7,31×10⁸ км³ ;

Масса: 1,21×10²¹ кг ;

Плотность: 1476  кг/ м³;

Период вращения: 2,77 суток;

Период обращения: 2,77 суток;

Расстояние от Сатурна: 317 000 км;

Орбитальная скорость: 4,95  км/ с;

Длина по экватору: 3 526 км;

Наклон орбиты: 0,019°;

Ускор. свободного падения: 0,23 м/с²;

Спутник: Сатурна

    Диона - 19 по отдаленности спутник Сатурна. Был открыт астрономом Джованни Кассини в 1684 году. Спутник расположен за орбитой Тефии на расстоянии 377 400 км от центра Сатурна. Диона очень похожа на своего соседа. Это такой же спутник по внешнему и внутреннему строению.  Радиус Дионы лишь на 31 км больше радиуса Тефии. Диона имеет два коорбитальных спутника - Елену и Полидевк (это означает, что орбиты этих трех лун почти совпадают друг с другом). Они буквально вращаются в 4-5 км от Дионы. Диона состоит преимущественно из водяного льда со значительной примесью каменных пород во внутренних слоях. Ведущее полушарие спутника сильно кратерировано и однородно по яркости. Заднее полушарие содержит тёмные участки, а также паутину тонких светлых полосок, являющихся ледяными хребтами и обрывами. Согласно данным аппарата “Кассини”, некоторые из них поднимаются в высоту на несколько сотен метров.

 Снимок поверхности Дионы

САТУРН - В ОБЪЯТИИ КОЛЕЦ

Диаметр: 120 540 км;

Площадь пов-ти: 42 700 000 000  км²;

Объем: 8,27×10¹⁴ км³ ;
Масса: 5,68×10²⁶ кг ;
Плотность: 687  кг/ м³;
Период вращения: 10 часов 34 мин 13 сек;
Период обращения: 29,46 земных лет;
Расстояние от Солнца: 1,43  млрд. км;
Мин. расстояние от Земли: 1.2  млрд. км;
Орбитальная скорость: 9,69  км/ с;
Экваториальная скорость: 9,87  км/ с;
Длина по экватору: 378 000 км;
Наклон орбиты: 2,49°;
Ускор. свободного падения: 10,44 м/с²;
Спутники: 62 (Энцелад, Диона, Мимас, Титан, Рея, Тифея и др.);

     В 1610 году Галилео Галилей, наблюдая за Юпитером, отвел свой телескоп немного в сторону, и заметил на ночном небе три небесных тела, которые почти касались друг друга. Он посчитал что это была новая планета, размером чуть меньше Юпитера, но больше Земли и остальных планет. По обе стороны от планеты, как он заметил, на одной линии лежали еще два маленьких тела. Галилео высказал предположение, что это два компаньона (спутника). Однако, два года спустя ученый повторил наблюдение и к своему изумлению, не обнаружил этих спутников. Уже спустя полвека в 1659 году нидерландский астроном Христиан Гюйгенс с помощью более мощного телескопа выяснил, что "компаньоны" — это на самом деле тонкое плоское кольцо, которое опоясывает планету и не касается её. Так же Гюйгенс открыл крупнейший спутник планеты - Титан. Сама планета была названа Сатурном. В древнеримской мифологии Сатурну соответствовал бог земли и посевов. Под его покровительством в Италии сажали деревья, выращивали виноградники, сеяли пшеницу и другие посевы. Считалось, что  кто будет молится и отдавать дань Сатурну, у того будет богатый и насыщенный урожай. Сатурн считался, по преданию, доисторическим царём страны, переселившимся из Греции в Италию.

 Слева вид Сатурна в современный телескоп, а справа в телескоп времен Галилея (1610 год).

  Именно поэтому, из-за слабой оптики, ученый не заметил длинного кольца вокруг планеты, 

а вместо этого решил, что это два спутника Сатурна

      Сатурн относится к типу планет-гигантов или к планетам юпитерской группы. Однако он уступает своему фавориту Юпитеру по объему в 1,7 раз.  Если условно уменьшить Газового Гиганта до размеров шара диаметром 10 см, то диаметр шара Сатурна будет примерно 8,5 см, Земля будет выглядеть маленькой пулькой, радиусом 0,5 см, в то время как Солнце предстанет огромной сферой с метровым диаметром в сечении. Сатурн, как и все планеты, вращается вокруг центральной звезды - Солнца, по слегка вытянутой эллипсоидной орбите. За один оборот вокруг Солнца (сатурианский год) Сатурн должен пройти по своей орбите около 6 млрд. 219 млн км со скоростью 9,69 км/с (в 3 раза медленней орбитальной скорости Земли). Как и Юпитер, "планета Колец" движется относительно своего осевого центра с большой скоростью (в 21 раз быстрее вращения Земли вокруг своей оси). Именно поэтому Сатурн имеет существенные отличия между экваториальным и полярным радиусом. Как известно, форма нашей планета не совсем округлая, правильней сказать, что Земля - это эллипс или же сплюснутый эллипсоид. За счет вращения, Земля немного деформируется и ее радиус на экваторе на 21 км больше полярного радиуса. Это настолько маленькая разница, что отличить сферу от настоящей формы планеты визуально практически невозможно. Но если посмотреть на Землю из космоса когда ее экваториальная скорость вращения  увеличится в десятки раз, то можно будет разглядеть даже невооруженным глазом, что планета сплющилась в верхней и нижней точках (на полюсах) и заметно растянулась вдоль экватора. Именно такое происходит с Сатурном. Его экваториальная скорость составляет примерно 35 530 км/ч (9,87 км/с). За счет быстрого вращения планета сильно сплющилась вдоль экватора, разность между радиусами составляет почти 6000 км. Т.е радиус экватора - 60 268 км, а полярный радиус - 54 364 км.

         Сатурн - это шестая планета от Солнца. Его орбита находится от звезды на среднем расстоянии 1 430 000 000 км (9,58 а.е). Сатурн обращается вокруг Солнца за 10 759 дней (примерно 29,46 лет). Расстояние от Сатурна до Земли меняется в пределах от 1 195  (8,0 а. е.) до 1 660 (11,1 а. е.) млн км. Отличительной особенностью Сатурна от других планет Солнечной системы, является наличие у планеты огромного кольца, который состоит из миллиардов мельчайших частиц, находящихся на околопланетной орбите. Такие частицы могут быть от маленьких пылинок до размеров с 10-ти этажный дом. Тем не менее Сатурн - не единственная "кольцевая планета" в Солнечной системе. Система колец была замечена также на Юпитере, Уране и Нептуне, однако у Сатурна они самые заметные.

 Размеры Сатурна и Земли в километрах. В горизонтальной 

плоскости - экваториальный диаметр, а в вертикальной - полярный

Внутреннее строение

     Сатурн, как и его сосед Юпитер, состоит из водорода (96,3 %), с примесями гелия и следами воды, метана, аммиака и тяжёлых элементов. Внешняя атмосфера планеты кажется из космоса спокойной и однородной, хотя иногда в ее слоях образуются сверхмощные ветра и ураганы, которые похожи на большие вращающиеся пятна, подобные Большому красному пятну на Юпитере. Скорость таких ураганов может достигать местами до 1800 км/ч, что значительно больше, чем у на гиганте-Юпитере. Ветра и ураганы в основном бушуют в восточном направлении (по направлению осевого вращения). По мере удаления от экватора их сила постепенно ослабевает. Сатурн, как и все планеты-гиганты, состоит практически целиком из водорода, который под действием высоких давлений и температур переходит сначала в более жидкую фазу, а затем в металлическое состояния. Поэтому твердая поверхность  начинается только в верхней границы ядра планеты - примерно на расстоянии 47 800 км от начала видимой оболочки Сатурна. Чтобы добраться до ядра необходимо преодолеть путь сквозь всю газо-жидко-металлическую  оболочку планеты. Само ядро состоит из тяжелых элементов - камня, железа и возможно льда. По предварительным подсчетам, ядро Сатурна имеет радиус 12 500 км, а его масса в десятки раз больше массы Земли. Температура в центре планеты достигает 11 700 °C, а энергия, которая возникает в ее недрах - в 2,5 раза больше энергии которую Сатурн получает от Солнца. Ядро окружает толстый слой так называемого металлического водорода - около 18 000 км, давление которого колеблется в районе 3 миллионов атмосфер. При такой сжимающей силе молекулы водорода распадаются на атомы, электроны отщепляются, а сама молекулярная жидкость становится электропроводящей. Трудно точно сказать как выглядет  водород в жидко-металлической фазе. Ведь в лабораторных условиях его получить невозможно, для этого необходимо  создать давление в диапазоне от 300-900 ГПа, а увидеть водород в таком агрегатном состоянии на Юпитере и на Сатурне, не удавалось еще ни одному космическому аппарату. По мере отдаления от центральной части планеты давление падает и металлический водород постепенно переходит в жидкое состояние.
      В отличии от планет земной группы, где магнитное поле образуется в недрах жидкого ядра, на Газовых планетах, таких как Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, собственная магнитосфера вокруг планеты образуется за счет циркуляции электротоков в слое жидкого металлического водорода. Магнитное поле Сатурна считается вторым по мощности (после Юпитера) в Солнечной системе. Его впервые обнаружила космическая станция "Пионер-11" в 1979 году, когда зонд приблизился к планете на расстояние 20 000 км. Магнитосфера Сатурна простирается почти на 1,5 млн. км от центра планеты (магнитное поле Земли всего на 25 000 км). В верхних слоях атмосферы Сатурна, вследствие взаимодействия магнитного поля с заряженными частицами солнечного ветра, возникают самые яркие полярные сияния в Солнечной системе.

 Структура внутреннего строения Сатурна

Водороно-гелиевая атмосфера - 3000-4000 км;

Жидкий водород - 26 000 км;

Металлический водород - 18 000 км;

Твердое ядро - 12 500 км

Полярное сияние над северным полюсом Сатурна. Сияния окрашены в голубой цвет, 

а лежащие внизу облака — в красный. Такие явления происходят за счет взаимодействия

частиц солнечного ветра с магнитным полем планеты

          Сатурн в Кольцах

    Еще в ХVII веке Сатурн считался планетой-загадкой. Галилей, наблюдая за Сатурном, заметил два подозрительных тела рядом с планетой. Он принял их за два спутника, которые расположены так близко к планете, что почти соприкасаются с нею. Через время, при повторном наблюдении он уже не видел этих тел, они как будто просто исчезли. Спустя полвека, благодаря  Христиану Гюйгенсу уже стало известно, что это вовсе не спутники, а огромное кольцо, опоясывающее планету вокруг экватора. Гюйгенс также предполагал, что само кольцо - не единое целое, а состоит из миллиардов мельчайших твердых крупиц.  В настоящее время, на изображениях, полученных зондами, видно, что на самом деле кольца образованы из тысяч колец, чередующихся со щелями. В их состав входят частицы льда и каменной пыли размером от миллиметров до нескольких десятков метром. Все они вращаются с бешеной скоростью (30-60 тыс км/ч) за счет гравитации Сатурна, образуя одно непрерывное Кольцо. Это похоже на вращение юлы, раскрученной с большой силой. Если на минуту остановить эту гигантскую юлу, то можно разглядеть в деталях строение Кольца. Некоторые частицы будут выглядеть маленькими песчинками, другие же - размером с 10 этажный дом. Само кольцо очень тонкое. При своей общей ширине (около 60-80 тыс км) его толщина всего каких-то 10-20 метров. Именно поэтому, многие века, считалось, что Кольцо Сатурна - абсолютно плоское.

     Внутренняя граница  Кольца начинается в 13 000 тыс км от внешних облаков Сатурна, а заканчивается на расстоянии 77 тыс км от планеты. Само Кольцо является не плотным. Расстояния между частицами может достигать нескольких километров. Поэтому пролетев сквозь Кольцо можно не встретится ни с одним его осколком. Если собрать все составляющие части Кольца в одно целое тело, то его диаметр будет не более 100 км, а масса - 3x10¹⁹ килограммов.

      Существует три основных кольца и четвёртое — более тонкое. Их принято обозначать первыми буквами латинского алфавита. Кольцо В — центральное, самое широкое и яркое, оно отделяется от внешнего кольца А щелью Кассини шириной почти 4000 км, в которой находятся тончайшие, почти прозрачные кольца. Внутри кольца А есть тонкая щель, которая называется разделительной полосой Энке. Кольцо С, находящееся ещё ближе к планете чем В, почти прозрачно.

     В настоящее время изучение структуры Колец возлагается на межпланетную станцию "Кассини", запущенную в 1997 году и достигшую системы Сатурна в 2004. С ее борта было сделано множество снимков, более точнее определены размеры и толщина колец, их внутренний состав и т.д.

 Размеры Кольцевой структуры Сатурна

Кольца Сатурна с расстояния 1,8 млн км под углом 30 градусов.
 Снимок сделан в 2006 году аппаратом "Кассини"

Кольцо Сатурна состоит из миллиардов льдинок размером от 1 см до нескольких метров. Они
движутся вокруг планеты с скоростью 50 000 км/ч, образуя непрерывный вращающийся диск

Исследование и изучение планеты  

      Впервые в истории, облет вокруг Сатурна совершил космический межпланетный аппарат НАСА "Пионер-11" 2 августа 1979 года. Максимальное сближение - 20 000 км выше максимальной высоты облачности планеты. С такого близкого расстояния были впервые более детально изучены кольца Сатурна и открыто новое - F кольцо. Были получены изображения как планеты, так и его спутников, однако их разрешение было недостаточно для того, чтобы разглядеть детали поверхности. В начале 80-х годов, после изучения Юпитера, к Сатурну отправились две космических станции "Вояджер-1" и "Вояджер-2". Во время прохождения по орбите было сделано ряд фотографий в высоком разрешении. Удалось получить изображение спутников: Титана, Мимаса, Энцелада, Тефии, Дионы, Реи. При этом, один из аппаратов пролетел около Титана на расстоянии всего 6500 км, что позволило собрать данные о его атмосфере и температуре. С помощью "Вояджер-2" были получены данные о  температуре и плотности атмосферы, а также обнаружена мощное магнитное поле вокруг Сатурна. В верхних слоях атмосферы наблюдались различные природные явления - штормы, вихри, ураганы и даже молнии. В 1982 году "Вояджер-2", совершив гравитационный маневр вокруг Сатурна, отправился в дальнейшее путешествие по Солнечной системе - в частности к Урану и Нептуну. 

     В 1997 г. к Сатурну была запущена межпланетная станция “Кассини-Гюйгенс”, которая после 7 лет полёта 1 июля 2004 г. достигла системы Сатурна и вышла на орбиту вокруг планеты. Основными задачами этой миссии, рассчитанной первоначально на 4 года, являлось изучение структуры и динамики колец и спутников, а также изучение динамики атмосферы и магнитосферы Сатурна и детальное изучение крупнейшего спутника планеты — Титана. По ряда исследований планеты и спутников, специальный европейский зонд “Гюйгенс” отделился от аппарата и на парашюте 14 января 2005 года спустился на поверхность Титана. Спуск продолжался 2 часа 28 минут. За это время аппарат установил наличие плотной атмосферы Титана, толщина которой около 400 км. Атмосфера спутника  состоит из азота и метана, а на поверхности "природный газ" за счет высокого давления переходит в сжиженное состояния, образуя целую океано-речную метановую систему.  C 2004 года по 2 ноября 2009 года с помощью основного аппарата “Кассини”  были открыты 8 новых спутников. В настоящее аппарат является искусственным спутником Сатурна и продолжает исследовать планету, в одну из его миссий входит изучение полного цикла сезонов Сатурна.

 Запуск межпланетной космической станции “Кассини-Гюйгенс” 15 октября 1997 года. 

Уже в декабре 2000 г. зонд совершил гравитационный маневра вокруг Юпитера и отправился в

сторону Сатурна, а в июля 2004 года были получены снимки Сатурна и его спутников

Аппарат “Кассини-Гюйгенс”. Его вес - 5,6 т, а высота и ширина - 6,7 м и 4 м соответственно. 
В качестве топлива используется энергия радиоактивного распада Плутония. С момента
запуска и до настоящего времени,  “Кассини-Гюйгенс” провел в космосе 14 лет и 3 месяца

         

Солнечное затмение Сатурном 15 сентября 2006 года. Снимок сделан 

межпланетной станцией “Кассини” с расстояния 2,2 млн км

СПУТНИКИ ЮПИТЕРА (ГАНИМЕД, КАЛЛИСТО)

Название спутника: Ганимед;

Диаметр: 5270 км;

Площадь пов-ти: 87 000 000  км²;

Объем: 7,6×10¹⁰ км³ ;
Масса: 14,82×10²² кг ;
Плотность: 1936  кг/ м³;
Период вращения: 7,15 суток;
Период обращения: 7,15 суток;
Расстояние от Юпитера: 1 070 400 км;
Орбитальная скорость: 1,73  км/ с;
Длина по экватору: 16 550 км;
Наклон орбиты: 0,32°;
Ускор. свободного падения: 1,43 м/с²;
Спутник: Юпитера

    Ганимед - седьмой спутник Юпитера, третий из галилеевой группы, а также крупнейший спутник в Солнечной системе. По размерам и объему он даже превышает Меркурий, однако уступает ему по массе более чем в 2 раза. Орбита Ганимеда находится на расстоянии 1 070 400 километров от Юпитера. Ему требуется семь дней и три часа, чтобы совершить полный оборот вокруг планеты. Как и большинство известных спутников, вращение Ганимеда синхронизировано с периодом обращения вокруг Юпитера, и он всегда повернут одной и той же стороной к планете. Внутренняя структура спутника представляет из себя центральное ядро радиусом 500 км, силикатные породы, мантию и 900  километровый слой льда. Ядро состоит из расплавленного железа и имеет плотность примерно  5500  кг/ м³. В жидком ядре Ганимеда происходят активные химические движения и за счет этого генерируется собственное магнитное поле, граница которого заканчивается в 5300 км от спутника. 

    Ганимед состоит из примерно равного количества силикатных пород и водяного льда. Это полностью дифференцированное тело с жидким ядром, богатым железом. Есть предположение что под толстым слоем льда, так же как и у Европы, может находится подземный океан из жидкой воды.  Сама же поверхность Ганимеда представлена двумя типами поверхностных ландшафтов. Тёмные области, занимающие треть поверхности спутника, покрыты ударными кратерами, возраст которых доходит до четырёх миллиардов лет. Светлые области, покрывающие остальную территорию, богаты обширными углублениями и гребнями, возраст которых несколько моложе. Причина разрушенной геологии светлых областей до конца не изучена, но, вероятно, является результатом тектонической активности, вызванной периодическим нагреванием. Поверхность третьей галилеевой луны Юпитера на 40-50 % покрыта очень древним и мощным слоем льда. Это не обычным лед в привычном нам понимании, за счет низких температур и высокого внутреннего давления такой водяной лед может существовать в нескольких модификациях с различными типами кристаллической решетки.

     Как и у всех небесных тел, обладающих тонкой атмосферой, климат на Ганимеде почти не отличается от Лунного. Минимальная температура составляет  -200 °C, а в дневное время, солнечными лучами спутник может прогреться до - 120 °C. Газовая оболочка вокруг спутника полностью состоит из кислорода, и имеет давление 1-2 мкПа ( в 10¹¹ раз меньше атмосферного давления Земли).

  Снимок Ганимеда в расширенных цветах, сделанный аппаратом "Галилео"  в 2001 году.
Ганимед - самой большой спутник в Солнечной системе, а так же единственный из 
лун Юпитера, названный в честь бога мужского пола

Ганимед в сравнении с Землей и Луной. По объему спутник Юпитера в 
3,45 раз больше Луны и в 14,25 меньше Земли

Каллисто

Название спутника: Каллисто;

Диаметр: 4820 км;

Площадь пов-ти: 73 000 000  км²;

Объем: 5,9×10¹⁰ км³ ;

Масса: 10,75×10²² кг ;

Плотность: 1834  кг/ м³;

Период вращения: 16,7 суток;

Период обращения: 16,7 суток;

Расстояние от Юпитера: 1 882 000 км;

Орбитальная скорость: 8,2  км/ с;

Длина по экватору: 15 135 км;

Наклон орбиты: 0,19°;

Ускор. свободного падения: 1,24 м/с²;

Спутник: Юпитера

     Последний Галилеевый спутник Юпитера был назван в честь дочери царя Ликаона и любовницы Зевса - Каллисто. Калисто вращается по круговой орбите на расстоянии 1 882 000 км от Юпитера. Так же как у остальных спутников, вращение ее вокруг планеты синхронно с собственным вращением вокруг оси, поэтому спутник всегда повернут одной стороной к Гиганту. Орбитальная скорость вращения составляет   29 520 км/с, а продолжительность года - в два раза больше чем у Ганимеда - 16 суток 16 часов и 48 минут. Поверхностный слой Каллисто усыпан сетью кратеров и покрыт холодной и жёсткой ледяной литосферой, толщина которой по разным оценкам составляет от 80 до 150 км. Под толщей льда может  присутствовать солёный океан глубиной 50–200 км. В центре спутника - плотное ядро, состоящее из прессованных льдов и горных пород. В 2003 году аппарат "Галилео" совершил восемь близких пролётов от Каллисто, максимальное сближение - 138 км. Именно тогда, из полученных снимков ученые смогли подробно описать поверхность и атмосферу спутника. Древняя поверхность Каллисто — одна из самых сильно кратерированных в Солнечной системе. Кратеров настолько много, что они попросту накладываются друг на друга, образуя пятна диаметров от 5 до 1000 км. Так же на снимках не было замечено никаких больших отклонений в рельефе. Хоть по гладкости поверхность Каллисто не похожа на поверхность Европы, все же на ней не было замечено крупных гор или вулканов, а весь покров спутника представляет из себя равнинный рельеф.

   Огромный метеорит, упавший на поверхность Каллисто, повлек за собой образование гигантской структуры, окруженной кольцевыми волнами - так называемой Вальхаллы. В ее центре находится кратер диаметров 350 км, а в радиусе 2000 км от  него располагаются небольшие горные хребты.
    Вероятнее всего спутник образовался из пылевой и газовой туманности, окружающей Юпитер после его формирования. Те частицы, которые не успел поглотить Юпитер, стали  под действием гравитации притягиваться друг к другу пока не образовалось плотное ядро. Ученые  оценивают Каллисто как молодую луну Юпитера, возраст которой не более 10 млн. лет.

 Снимок, сделанный с борта космической станцией Галилео. Как видно вся поверхность

усыпана кратерами, с диаметром от маленьких ямок до размеров целых городов

     

 Изображение Вальхалы, полученное аппаратом Вояджер-1. Многокольцевая структура указывает

на то, что такие волны образовались от ударной силы метеорита, упавшего на поверхность спутника. 

Диаметр Вальхалы 3800 км, а в центре его расположен ударный кратер с диаметром 350 км