Saturn | |
Saturn widziany przez sondę Cassini w 2008 roku. | |
Charakterystyka orbity | |
---|---|
Półoś wielka | 1426700000 km na południowy (9,536 7 w ) |
Afelia | 1503500000 km na południowy (10,05 au ) |
Peryhelium | 1349800000 km na południowy (9,023 W ) |
Obwód orbity | 8957500000 km na południowy (59,877 w ) |
Ekscentryczność | 0,0539 |
Okres rewolucji | 10 754 d (≈ 29,44 a ) |
Okres synodyczny | 378,039 d |
Średnia prędkość orbitalna | 9640 7 km / s |
Maksymalna prędkość orbitalna | 10,182 km / s |
Minimalna prędkość orbitalna | 9.141 km / s |
Nachylenie na ekliptyce | 2,486 ° |
Węzeł wstępujący | 113,7 ° |
Argument peryhelium | 338,94 ° |
Znane satelity | 82 potwierdzone (z których 53 zostały nazwane) i około 150 mniejszych księżyców . |
Znane pierścienie | Główne 7 , drobno podzielone. |
Charakterystyka fizyczna | |
Promień równikowy | 60,268 km (9,4492 Ziemi) |
Promień biegunowy | 54 359 km (8,5521 Ziemi) |
Średni promień wolumetryczny |
58 232 km (9014 gruntów) |
Spłaszczenie | 0,09796 |
Obwód równikowy | 378 675 km |
Obszar | 4346 6 × 10 10 km 2 (83 703 grunty) |
Tom | 8271 3 × 10 14 km 3 (763 gruntów) |
Masa | 5684 6 × 10 26 kg (95 152 Ziemi) |
Całkowita gęstość | 687,3 kg / m 3 |
Grawitacja powierzchniowa | 10,44 m / s 2 (1,064 g), |
Prędkość zwalniania | 35,5 km / s |
Okres rotacji ( dzień syderyczny ) |
0,448 d (10 h 33 min) |
Prędkość obrotowa (na równiku ) |
34 821 km / h |
Nachylenie osi | 26,73° |
Rektascencja bieguna północnego | 40,60 ° |
Deklinacja bieguna północnego | 83,54 ° |
Wizualne albedo geometryczne | 0,47 |
Bond Albedo | 0,342 |
irradiancja słoneczna | 14.90 W / m 2 (0,011 ziemia) |
Temperatura równowagi ciała doskonale czarnego |
81,1 K ( -191,9 ° C ) |
Temperatura powierzchni | |
• Temperatura w 10 k Pa | 84 K ( -189 ° C ) |
• Temperatura w 100 k Pa | 134 K ( -139 ° C ) |
Charakterystyka atmosfery | |
Gęstość w temperaturze 100 K Pa |
0,19 kg / m 3 |
Wysokość skali | 59,5 km |
Średnia masa molowa | 2,07 g / mol |
Diwodór H 2 | > 93% |
Hel He | > 5% |
Metan CH 4 | 0,2% |
Woda parowa H 2 O | 0,1% |
Amoniak NH 3 | 0,01% |
Etan C 2 H 6 | 0,0005% |
Wodorek fosforu PH 3 | 0,0001% |
Fabuła | |
Bóstwo babilońskie | Ninurta ( Ninib ) |
greckie bóstwo | Κρόνος |
Chińska nazwa (powiązany przedmiot) |
Tǔxīng土星 (ziemia) |
Saturn jest szóstą planetą w Układzie Słonecznym pod względem odległości od Słońca i drugą co do wielkości i masy po Jowiszu , który jest jak gazowy olbrzym . Jego średni promień 58 232 km jest około dziewięć i pół razy większy od Ziemi, a jego masa 568,46 × 10 24 kg jest 95 razy większa. Orbitując średnio około 1,4 miliarda kilometrów od Słońca (9,5 jednostek astronomicznych ), jej okres obrotu wynosi niecałe 30 lat, a okres rotacji szacuje się na 10 h 33 min .
Najbardziej znaną cechą planety jest jej wyraźny system pierścieni . Złożone głównie z cząstek lodu i pyłu, zostały zaobserwowane po raz pierwszy w 1610 roku przez Galileusza i powstały mniej niż 100 milionów lat temu. Saturn to planeta z największą liczbą naturalnych satelitów z 82 potwierdzonymi i setkami mniejszych satelitów w swojej orszaku. Jego największy księżyc, Tytan , jest drugim co do wielkości w Układzie Słonecznym (po Ganimedesie , księżycu Jowisza , oba o średnicy większej niż Merkury ) i jest jedynym znanym księżycem, który ma znaczną atmosferę . Kolejny niezwykły księżyc Enceladus , emituje potężne lodowe gejzery i mówi się, że potencjalne siedlisko dla mikroorganizmów .
Wnętrze Saturna najprawdopodobniej składa się ze skalistego jądra z krzemianów i żelaza otoczonego warstwami składającymi się z 96% wodoru, który jest kolejno metaliczny, potem ciekły, a potem gazowy , zmieszany z helem . Nie ma więc stałej powierzchni i jest planetą o najniższej średniej gęstości z 0,69 g/cm 3 - 70% gęstości wody . Prąd w metalicznej warstwie wodoru powoduje jego magnetosfery , na drugim w układzie słonecznym, ale znacznie mniejszy niż w przypadku Jupiter . Atmosfera Saturna jest zwykle nudne i brakuje w przeciwieństwie do tego, chociaż charakterystyka długoterminowe może wydawać się sześciokąta z jej bieguna północnego . Te wiatry na Saturna może osiągnąć prędkość 1800 km / h , drugi najszybszy w Układzie Słonecznym po tych z Neptunem . Została zbadana czterech sond przestrzeni : Pioneer 11 , Voyager 1 i 2 i Cassini Huyghens (nazwane dwóch astronomów znacznie wraz z postępem wiedzy o systemie Saturna w XVII p wieku ).
Obserwowalne z gołym okiem w nocnym niebie dzięki jego średniej obserwowanej wielkości 0,46 - mimo że ma mniejszą jasność niż innych planet - została ona znana od czasów prehistorycznych i w ten sposób od dawna planeta świata najdalej od. Słońce znane. Również jego obserwacja zainspirowała mity i jest nazwany po rzymskiego boga z rolnictwa Saturna ( Kronosa w mitologii greckiej ), jego symbole astronomiczne ♄ reprezentujący boga sierp .
Saturn ma kształt elipsoidalnej elipsoidy : planeta jest spłaszczona na biegunach i rozdęta na równiku, co jest konsekwencją jej szybkiego obracania się wokół siebie i niezwykle płynnego składu wewnętrznego. Umownie powierzchnia planety jest definiowana jako miejsce, w którym ciśnienie atmosferyczne wynosi 1 bar (100 000 Pa ) i służy jako punkt odniesienia dla wysokości. Jego promienie równikowe i biegunowe różnią się o prawie 10% i wynoszą 60 268 km w porównaniu z 54 364 km , co daje średni promień wolumetryczny 58 232 km - 9,5 raza większy niż promień Ziemi. Sprowadza się to do kurtozy 0,098, największej z gigantycznych planet – i ogólnie planet Układu Słonecznego.
Saturn jest drugą pod względem masywną planetą w Układzie Słonecznym, ma masę 3,3 razy mniejszą od Jowisza , ale 5,5 razy większą od Neptuna i 6,5 razy większą od Urana . Jowisz i Saturn reprezentujące odpowiednio 318 mas i 95 mas Ziemi , obie planety mają 92% całkowitej masy planety Układu Słonecznego.
Powierzchni ciężkości wzdłuż równika, 8,96 m / s 2 , wynosi 90%, że na powierzchni równika Ziemi . Jednak prędkość uwalniania na równiku wynosi 35,5 km / s , około trzy razy szybciej niż na Ziemi.
Saturn jest najmniej gęstą planetą w Układzie Słonecznym o gęstości 0,69 g/cm 3 , czyli około 70% gęstości wody. Rzeczywiście, chociaż jądro Saturna jest znacznie gęstsze niż woda, średnia gęstość jest obniżona z powodu dużej atmosfery. Aby to zilustrować, czasami wspomina się, że gdyby istniał ocean wystarczająco duży, aby go pomieścić, unosiłby się. W rzeczywistości oczywiście niemożliwe byłoby posiadanie planety z wystarczająco głębokim oceanem – byłaby ona rzędu wielkości Słońca, a zatem nie byłaby stabilna – a spójność Saturna nie zostałaby zachowana, ponieważ jest on gazowy, dlatego jego bardzo gęsty rdzeń płynąłby odpowiednio.
Saturn jest klasyfikowany jako gazowy gigant, ponieważ składa się głównie z wodoru i helu . Tak więc standardowe modele planetarne sugerują, że wnętrze Saturna jest podobne do Jowisza, ze skalistym jądrem otoczonym wodorem i helem oraz śladami substancji lotnych - zwanych również "lodem".
Skalny rdzeń miałby podobny skład do Ziemi, składający się z krzemianów i żelaza , ale gęstszy. Szacuje się na podstawie pola grawitacyjnego planety i modeli geofizycznych planet gazowych, że jądro musi mieć masę od 9 do 22 mas Ziemi, osiągając średnicę około 25 000 km . Otacza ją warstwa gęstszego ciekłego metalicznego wodoru , po której następuje ciekła warstwa wodoru cząsteczkowego i helu, które wraz ze wzrostem wysokości stopniowo zamieniają się w gaz. Najbardziej zewnętrzna warstwa rozciąga się na ponad 1000 km i składa się z gazu. Ponadto, większość masy Saturna nie jest w fazie z gazu , ponieważ atomy wodoru w stan ciekły, gdy gęstość przekracza 0,01 g / cm 3 , co jest osiągnięta graniczna na powierzchni kuli odpowiadającej 99,9% masy Saturna.
Saturn ma bardzo wysoką temperaturę wewnętrzną, sięgającą 12 000 K (11 727 ° C ) w swoim sercu i, podobnie jak Jowisz, emituje w kosmos więcej energii niż otrzymuje od Słońca – około 1,78 razy. Energia cieplna Jowisza są generowane przez mechanizm Kelvina-Helmholtza z kompresją grawitacyjnego powolny, ale sam proces taki nie wystarcza do wyjaśnienia ciepło Saturna, ponieważ jest mniej masywny. Alternatywnym lub dodatkowym mechanizmem byłoby wytwarzanie ciepła przez „deszcz” kropelek helu w głębinach Saturna. Gdy kropelki opadają przez wodór o niższej gęstości, proces uwalniałby ciepło poprzez tarcie i pozostawiał zewnętrzne warstwy Saturna zubożone w hel. Te opadające kropelki mogły gromadzić się w otoczce helowej otaczającej jądro. Ta niemieszalność wodoru i helu, przewidywana teoretycznie od lat 70. XX wieku , została zweryfikowana eksperymentalnie w 2021 r. Sugeruje się również, że deszcze diamentów występują wewnątrz Saturna, podobnie jak wewnątrz Jowisza i lodowych olbrzymów Urana i Neptuna.
Jednak biorąc pod uwagę odległość od Słońca, temperatura Saturna gwałtownie spada, aż osiągnie 134 K (-139 ° C) przy 1 bar, a następnie 84 K (-189 ° C) przy 0,1 bar, przy efektywnej temperaturze 95 K (-178 ° C) .
Górna atmosfera Saturna zawiera 96,3% wodoru i 3,25% helu . Ta proporcja helu jest znacznie mniejsza niż obfitość tego pierwiastka w słońcu . Ilość pierwiastków cięższych od helu (tzw. metaliczności ) nie jest dokładnie znana, ale proporcje mają odpowiadać pierwotnym obfitościom powstałym w wyniku powstania Układu Słonecznego ; Szacuje się, że całkowita masa tych pierwiastków jest od 19 do 31 razy większa od masy Ziemi , przy czym znaczna część znajduje się w rejonie jądra Saturna. Ślady metanu CH 4, etan C 2 H 6, Amoniak NH 3, Acetylen C 2 H 2i fosfina PH 3 zostały również wykryte.
Promieniowania ultrafioletowego z przyczyn słonecznych fotolizy metanu w górnych warstwach atmosfery, co prowadzi do produkcji węglowodorów , otrzymane produkty są transportowane w dół przez wiry turbulencji i dyfuzji . Ten cykl fotochemiczny jest modulowany przez sezonowy cykl Saturna.
Warstwy chmurPodobnie jak w przypadku Jowisza, atmosfera Saturna jest zorganizowana w równoległe pasma, chociaż pasma te są mniej kontrastowe i szersze w pobliżu równika. Pasma te są spowodowane obecnością metanu w atmosferze planety, im ciemniejsza, tym większe stężenie.
System chmur Saturna zaobserwowano po raz pierwszy podczas misji Voyager w latach 80. Od tego czasu teleskopy naziemne poczyniły postępy i umożliwiły śledzenie ewolucji atmosfery Saturna. Tak więc cechy wspólne na Jowiszu, takie jak długowieczne owalne burze z piorunami, znajdują się na Saturnie; ponadto nomenklatura użyta do opisania tych pasm jest taka sama jak na Jowiszu. W 1990 roku Teleskop Kosmiczny Hubble'a zaobserwował bardzo duży biały obłok w pobliżu równika Saturna, którego nie było podczas przejścia sond Voyager, a w 1994 roku zaobserwowano kolejną burzę o mniejszych rozmiarach.
Skład chmur Saturna zmienia się wraz ze wzrostem głębokości i ciśnienia. W najwyższych rejonach, gdzie temperatury wahają się od 100 K (−173 °C) do 160 K (−113 °C) i ciśnienie od 0,5 do 2 barów, chmury składają się z kryształów amoniaku . Lód wodny H 2 O występuje między 2,5 a 9 baróww temperaturach od 185 K (-88 ° C) do 270 K (-3 ° C) . Chmury te mieszają się z chmurami lodu wodorosiarczku amonu NH 4 SHod 3 do 6 barów, w temperaturach od 190 K (-83 ° C) do 235 K (-38 ° C) . Wreszcie, dolne warstwy, w których ciśnienie wynosi od 10 do 20 barów i temperatury od 270 K (-3 ° C) do 330 K (57 ° C) , zawierają obszar kropelek wody z amoniakiem (amoniak w roztworze wodnym ).
Na obrazach przesłanych w 2007 roku przez sondę Cassini atmosfera półkuli północnej wydaje się niebieska, podobnie jak w przypadku Urana . Ten kolor jest prawdopodobnie spowodowany rozpraszaniem Rayleigha .
BurzeTe wiatry Saturna są drugim najszybciej spośród planet Układu Słonecznego, po tych z Neptunem . Dane Voyagera wskazują na wiatry wschodnie dochodzące do 500 m/s ( 1800 km/h ).
Burza obserwowana w 1990 roku jest przykładem Wielkiej Białej Plamy , unikalnego, ale krótkotrwałego zjawiska, które pojawia się raz na rok saturnowy lub co 30 lat ziemskich, mniej więcej w czasie przesilenia letniego na półkuli północnej. Duże białe plamy zaobserwowano wcześniej w latach 1876 , 1903 , 1933 i 1960 . Ostatnią Wielką Białą Plamę zaobserwowała Cassini w 2010 i 2011 roku. Burze te, wypuszczając okresowo duże ilości wody, wskazują, że atmosfera dolnego Saturna zawierałaby więcej wody niż w Jowiszu.
Sześciokątny układ fal utrzymujący się wokół północnego wiru polarnego na około +78 ° szerokości geograficznej - zwany sześciokątem Saturna - został po raz pierwszy odnotowany dzięki zdjęciom z sondy Voyager . Boki sześciokąta mają długość około 13 800 km , czyli więcej niż średnica Ziemi. Cała konstrukcja obraca się z okresem nieco ponad 10 h 39 min 24 s , co odpowiada okresowi emisji radiowej planety i przyjmuje się, że jest to okres rotacji wewnętrznego Saturna. Ten system nie zmienia długości geograficznej, jak inne struktury chmur w widzialnej atmosferze. Pochodzenie wzoru nie jest pewne, ale większość naukowców uważa, że jest to zbiór fal stojących w atmosferze. Rzeczywiście, podobne wielokątne kształty zostały odtworzone w laboratorium przez różnicową rotację płynów.
Na biegunie południowym zdjęcia wykonane przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a w latach 1997-2002 wskazują na obecność strumienia odrzutowego , ale nie wiru polarnego lub podobnego układu heksagonalnego. Jednak NASA poinformowała w listopadzie 2006 r., że Cassini zaobserwowała burzę podobną do huraganu , stacjonującą na biegunie południowym i mająca wyraźnie zaznaczone oko . Jest to jedyne oko, jakie kiedykolwiek zaobserwowano na planecie innej niż Ziemia; na przykład obrazy z sondy kosmicznej Galileo nie pokazują oka w Wielkiej Czerwonej Plamie Jowisza. Również termografia ujawnia, że ten wir polarny jest gorący, co jest jedynym znanym przykładem takiego zjawiska w Układzie Słonecznym. Podczas gdy efektywna temperatura na Saturnie wynosi 95 K (-178 ° C) , temperatury na wirze dochodzą do 151 K (-122 ° C) , co czyni go prawdopodobnie najgorętszym punktem na Saturnie. Miałaby prawie 8000 km szerokości, rozmiar porównywalny z Ziemią, i miałaby wiatr o prędkości 550 km/h . Może mieć miliardy lat.
Od 2004 do 2009 roku sonda Cassini obserwowała powstawanie, rozwój i zakończenie gwałtownych burz, w tym burzy Smoka czy luk w strukturze chmur tworzących „łańcuchy pereł” . Burze na Saturnie są szczególnie długie; na przykład burza rozprzestrzeniła się od listopada 2007 do lipca 2008. Podobnie bardzo gwałtowna burza rozpoczyna się w styczniu 2009 i trwa dłużej niż osiem miesięcy. To najdłuższe burze obserwowane do tej pory w Układzie Słonecznym. Mogą rozciągać się na ponad 3000 km średnicy wokół regionu zwanego „aleją burzową” położonego 35° na południe od równika. Wstrząsy elektryczne wywołane przez burze na Saturnie emitują fale radiowe dziesięć tysięcy razy silniejsze niż te z ziemskich burz.
Saturn ma wewnętrzne pole magnetyczne, które ma prosty kształt i zachowuje się jak dipol magnetyczny , prawie w jednej linii z osią obrotu planety i którego magnetyczny biegun północny odpowiada geograficznemu biegunowi południowemu. Został odkryty w 1979 roku przez sondę Pioneer 11, kiedy mierzy jej intensywność: jej siła na równiku wynosi około 0,2 Gauss (20 µT ), czyli jedną dwudziestą pola Jowisza i jest nieco słabsza niż ziemskie pole magnetyczne . W rezultacie magnetosfera Saturna – wnęka wytworzona w wietrze słonecznym przez pole magnetyczne planety – jest drugą co do wielkości w Układzie Słonecznym, ale pozostaje znacznie mniejsza niż ta z Jowiszem . Magnetopauzy , granica między magnetosfery Saturna i wiatrem słonecznym, leży tylko około dwudziestu razy promienia Saturna (1.200.000 km ) od centrum planety, podczas gdy ogon magnetyczny sięga setki razy promień Saturna.
Najprawdopodobniej pole magnetyczne jest generowane w taki sam sposób jak Jowisza z prądami konwekcyjnymi w warstwie ciekłego metalicznego wodoru tworząc efekt dynama . Ta magnetosfera skutecznie odbija cząstki od wiatru słonecznego . Oddziaływanie magnetosfery Saturna i wiatrów słonecznych, tak jak w przypadku Ziemi, powoduje powstanie zorzy polarnej na biegunach planety w zakresie widzialnym , podczerwonym i ultrafioletowym .
Magnetosfery Saturna jest wypełniona osocza pochodzącego z planety i jej naturalnych satelitów , a zwłaszcza od Enceladus , która wyrzuca do 600 kg / s od pary wodnej poprzez swoich gejzerów położonych w jego południowego bieguna albo z atmosfery Tytana , którego zjonizowane cząstki oddziałują z polem magnetycznym . Ponadto wewnątrz magnetosfery znajduje się pas radiacyjny , podobny do ziemskiego pasa Van Allena , który zawiera cząstki energii, które mogą osiągnąć dziesięć megaelektronowoltów .
Najczęściej stosowanym mechanizmem powstawania planet jest wzór akrecyjny serca z dysku akrecyjnego . Te olbrzymie planety takie jak Saturn, formy poza linią lodzie , strefy poza orbitą marca , gdzie materiał jest wystarczająco zimno dla różnych typów lodu pozostają w stanie stałym. Rosną, aż staną się wystarczająco masywne, aby zacząć akumulować hel - gazowy wodór z dysku, najlżejszy, ale także najliczniejszy pierwiastek. Ponieważ zjawisko to przyspiesza, szacuje się, że Jowisz i Saturn zgromadziły większość swojej masy w ciągu zaledwie 10 000 lat. Znacznie mniejszą masę Saturna w porównaniu z Jowiszem tłumaczy fakt, że powstałby kilka milionów lat po Jowiszu, gdy w jego otoczeniu było mniej gazu.
Wielkiej półosi orbity Saturna wokół Słońca wynosi 1,427 miliarda kilometrów (lub 9 jednostek astronomicznych ). Przy średniej prędkości orbitalnej 9,68 km/s jej okres obrotu wynosi około 29 i pół roku (10 759 ziemskich dni). Eliptyczny orbity Saturna jest nachylona 2,48 ° w odniesieniu do płaszczyzny orbity Ziemi, ekliptykę . Odległości do peryhelium i aphelium wynoszą średnio odpowiednio 9,195 i 9,957 AU, ze względu na ekscentryczność orbity 0,054.
Podobnie do Jowisza, obiekty widoczne na Saturnie obracają się z różnymi prędkościami w zależności od szerokości geograficznej - rotacja różnicowa - i dlatego wszystkie mają swoje własne okresy rotacji . Zgodnie z konwencją zdefiniowano kilka systemów, każdy z okresem rotacji.
Pierwsza, mająca okres 10 h 14 min 0 s , odpowiada strefie równikowej rozciągającej się między północną krawędzią południowego pasa równikowego a południową krawędzią borealnego pasa równikowego. Do pierwszego systemu przyłączone są również regiony polarne północne i południowe.
Drugi dotyczy wszystkich innych szerokości geograficznych i zgodnie z konwencją ma okres rotacji 10 h 39 min 24 s .
Wreszcie trzeci system opiera się na rotacji transmisji radiowych Saturna, wykrywanych w szczególności przez sondy Voyager 1 i Voyager 2, ponieważ fale emitowane przez Saturna są na niskich częstotliwościach blokowanych przez ziemską atmosferę i mają okres rotacji wynoszący 10 godz. 39 min 22 s . Wartość ta była wówczas uważana za równą okresowi wewnętrznego rotacji planety, nawet jeśli pozostawała nieznana. Podczas zbliżania się do Saturna w 2004 roku Cassini stwierdził jednak, że okres rotacji radiowej Saturna znacznie się wydłużył od czasu poprzednich przelotów, około 10 h 45 min 45 s bez dokładnej przyczyny zmiany.
W marcu 2007 r. zaobserwowano, że zmienność okresu emisji radiowych planety nie odpowiadała rotacji Saturna, ale była spowodowana ruchami konwekcyjnymi dysku plazmowego otaczającego Saturna, które są niezależne od rotacji. Może to być konsekwencją obecności gejzerów księżyca Enceladusa . Rzeczywiście, para wodna emitowana na orbicie Saturna w wyniku tej aktywności staje się naładowana elektrycznie i wywołuje opór w polu magnetycznym Saturna, nieznacznie spowalniając jego rotację w porównaniu z obrotem planety.
Badanie przeprowadzone w 2019 r. sugeruje, że wahania sezonowe mogą być zmienną zakłócającą, jeśli chodzi o pomiar okresu rotacji. Rzeczywiście, w przeciwieństwie do Jowisza, którego okres obrotu jest od dawna znany dzięki pomiarom radiowym i który ma nachylenie osi 3 °, Saturn ma nachylenie 27 ° - więcej niż 23 ° Ziemi - i dlatego zna pory roku . Ta zmienność otrzymanej energii słonecznej wpłynęłaby na plazmę wokół Saturna, a tym samym na jej okres rotacji, tworząc opór. W tym samym roku NASA sugeruje, że okres rotacji Saturna, zgodnie z najnowszymi danymi przechwyconymi przez sondę Cassini, wynosi 10 h 33 min 38 s . Wartość tę uzyskano obserwując zaburzenia w jej pierścieniach . Jednak w 2020 roku NASA Fact Sheet of the planet zawsze pokazuje jako okres rotacji wartość trzeciego układu zwróconego przez Voyagera , tj. 10.656 godzin lub 10 h 39 min 22 s .
W 2020 roku znane są 82 naturalne satelity Saturna , z których 53 ma nazwy, a pozostałe 29 mają oznaczenie tymczasowe . Ponadto istnieją dowody na istnienie w pierścieniach Saturna od dziesiątek do setek mniejszych satelitów o średnicach od 40 do 500 metrów , których jednak nie można uznać za księżyce. Większość księżyców jest małych: 34 ma średnicę mniejszą niż 10 km, a 14 innych ma jeden o średnicy od 10 do 50 km . Tylko siedem jest wystarczająco masywnych, aby pod wpływem własnej grawitacji mogło przyjąć sferoidalną formę: Tytan , Rhea , Japetus , Dione , Tethys , Enceladus i Mimas (poprzez zmniejszenie masy). Z Hyperionem , który ze swej strony ma nieregularny kształt, mówi się, że te osiem księżyców jest „głównych” .
Tradycyjnie 24 regularne satelity Saturna – to znaczy te o progresywnej, prawie okrągłej i lekko nachylonej orbicie – noszą nazwy tytanów z mitologii greckiej lub postaci związanych z bogiem Saturnem . Wszystkie pozostałe to nieregularne satelity o orbicie znacznie odleglejszej i silniej nachylonej do płaszczyzny równikowej planety – co sugeruje, że są to obiekty uchwycone przez Saturna – io wielkości mniejszej niż trzydzieści kilometrów, z wyjątkiem Phœbé i Siarnaq . Ich nazwy pochodzą od olbrzymów z mitologii Inuitów , nordyckiej i celtyckiej .
Tytan to największy satelita Saturna, stanowiący około 96% masy krążącej wokół planety, w tym pierścienie. Odkryty przez Christiana Huygensa w 1655 roku jest to pierwszy zaobserwowany księżyc. Jest to drugi co do wielkości naturalny satelita w Układzie Słonecznym po Ganimedesie - jego średnica jest większa niż np. Merkurego czy Plutona - i jedyny, którego główną atmosferę składa się głównie z azotu, w której tworzy się złożony produkt chemiczny . Jest to również jedyny satelita z morzami i jeziorami węglowodorów .
Satelita, składający się głównie ze skał i lodu wodnego , widzi, jak jego klimat kształtuje jego powierzchnię w sposób podobny do tego, który występuje na Ziemi , przez co czasami porównuje się go do „prymitywnej Ziemi” . W czerwcu 2013 roku naukowcy z Instituto de Astrofísica de Andalucía poinformowali o wykryciu wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w mezosferze Tytana, możliwego prekursora życia . W ten sposób jest możliwym źródłem życia pozaziemskiego drobnoustrojów, a ewentualny podziemny ocean może służyć jako środowisko sprzyjające życiu. W czerwcu 2014 r. NASA twierdziła, że ma mocne dowody na to, że azot w atmosferze Tytana pochodził z materiałów w obłoku Oorta , związanych z kometami , a nie z materiałów, które uformowały Saturna.
Drugi co do wielkości księżyc Saturna, Rhea, ma własny system pierścieni i cienką atmosferę . Z drugiej strony Japet jest niezwykły ze względu na swoje ubarwienie – jedna z jego półkul jest szczególnie jasna, podczas gdy druga jest bardzo ciemna – oraz ze względu na długi grzbiet równikowy. Wraz z Dione i Téthys te cztery księżyce zostały odkryte przez Jean-Dominique Cassini w latach 1671-1684 .
William Herschel odkrył następnie Enceladusa i Mimasa w 1789 roku. Pierwsza, której skład chemiczny wydaje się podobny do komety , jest godna uwagi, ponieważ emituje potężne gejzery gazu i pyłu oraz może zawierać wodę w stanie ciekłym pod biegunem południowym. W związku z tym jest również uważana za potencjalne siedlisko życia drobnoustrojów. Dowodem na tę możliwość są, na przykład, cząstki bogate w sól o składzie „podobnym do oceanu ”, co wskazuje, że większość lodu wyrzucanego z Enceladusa pochodzi z odparowania ciekłej słonej wody. Przegląd Cassini w 2015 roku poprzez pióropusz na Enceladusie ujawnia obecność większości składników niezbędnych do wspierania form życia praktykujących metanogenezę . Tymczasem Mimas jest odpowiedzialna za utworzenie dywizji Cassini, a jej wygląd – z kraterem o jednej trzeciej średnicy – sprawia, że jest regularnie porównywana do sagi Gwiazdy Śmierci z Gwiezdnych Wojen .
W październiku 2019 r. zespół astronomów z Carnegie Institution for Science zaobserwował 20 nowych satelitów, czyniąc Saturn planetą w Układzie Słonecznym z najbardziej znanymi naturalnymi satelitami z 82 potwierdzonymi przed Jowiszem i jego 79 księżycami .
Jedną z najbardziej znanych cech Saturna jest jego system pierścieni planetarnych, który czyni go wyjątkowym wizualnie. Pierścienie tworzą dysk o średnicy prawie 360 000 km - nieco mniej niż odległość Ziemia-Księżyc - przy czym główne pierścienie - nazwane A, B i C - rozciągają się od około 75 000 do 137 000 km od równika planety i mają grubość tylko kilkadziesiąt metrów. Ponadto zawsze mają takie samo nachylenie jak równik planety. Składają się one głównie z lodu wodnego (95 do 99% czystego lodu wodnego według analiz spektroskopowych ), ze śladami zanieczyszczeń tolinowych i amorficznej powłoki węglowej . Chociaż z Ziemi wydają się być ciągłe, w rzeczywistości składają się z niezliczonych cząstek o rozmiarach od kilku mikrometrów do dziesięciu metrów, z których każda ma inną orbitę i prędkość orbitalną. Podczas gdy inne olbrzymy – Jowisz, Uran i Neptun – również mają układy pierścieni, Saturn jest największą i najbardziej widoczną w Układzie Słonecznym z albedo od 0,2 do 0,6, które można nawet obserwować z Ziemi za pomocą lornetki .
Są widziane po raz pierwszy na 25 lipca 1610 rwłoskiego naukowca Galileo dzięki teleskopowi jego produkcji. To interpretuje to, co widzi jako dwa tajemnicze wyrostki po obu stronach Saturna, znikające i pojawiające się ponownie podczas orbity planety widzianej z Ziemi. Korzystając z lepszego teleskopu niż Galileusz, Holender Christian Huygens jako pierwszy zasugerował w 1655 roku , że w rzeczywistości jest to pierścień otaczający Saturna, wyjaśniając w ten sposób zniknięcia obserwowane przez fakt, że Ziemia przechodzi w jego płaszczyźnie. W 1675 roku , Jean-Dominique Cassini odkrywa, że nie są w rzeczywistości kilka pierścienie podziału między nimi; jako taka obserwowana separacja, znajdująca się między pierścieniami A i B, nazywana jest na jego cześć „ podziałem Cassiniego ”. Sto lat później James Clerk Maxwell pokazuje, że pierścienie nie są stałe, ale w rzeczywistości składają się z bardzo dużej liczby cząstek.
Pierścienie są nazwane alfabetycznie w kolejności ich odkrycia. Są one stosunkowo blisko siebie, rozmieszczone w często wąskich „działach” - z wyjątkiem dywizji Cassini, która ma prawie 5 tysięcy kilometrów szerokości - gdzie gęstość cząstek znacznie spada. Podziały te są w większości spowodowane oddziaływaniem grawitacyjnym księżyców Saturna, zwłaszcza satelitów pasterskich . Na przykład Pan znajduje się w oddziale Encke, a Daphnis znajduje się w oddziale Keeler , które odpowiednio stworzyliby dzięki swoim efektom - to również umożliwia dokładne obliczenie masy tych satelitów. Z drugiej strony podział Cassiniego wydaje się być tworzony przez przyciąganie grawitacyjne Mimasa .
Ilość wody w pierścieniach zmienia się promieniście, przy czym najbardziej zewnętrzny pierścień A jest najczystszy w wodzie lodowej; tę różnicę w obfitości można wytłumaczyć bombardowaniem meteorytów . , B i C pierścienie są najbardziej widoczne - pierścień B jest najjaśniejszym Wśród nich - a zatem uważane „główne” . Z drugiej strony pierścienie D , E , F i G , są cieńsze i zostały odkryte później. Część lodu w pierścieniu E pochodzi z gejzerów księżyca Enceladusa .
W 2009 roku satelita Spitzer na podczerwień odkrył znacznie bardziej odległy pierścień . Ten nowy pierścień, zwany pierścieniem Phoebe , jest bardzo cienki i jest wyrównany z jednym z księżyców Saturna: Phoebe . Zakłada się zatem, że księżyc byłby źródłem i dzieliłby swoją wsteczną orbitę .
Nazwisko | Promień wewnętrzny | Promień zewnętrzny | Szerokość
(km) |
Grubość
(m) |
Nazwany po | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|
km | R S | km | R S | ||||
pierścień D | 66 900 | 1.110 | 74 510 | 1,236 | 7 610 | ? | |
pierścień C | 74 658 | 1,239 | 92 000 | 1,527 | 17 342 | 5 | |
Pierścień B | 92 000 | 1,527 | 117 580 | 1951 | 25580 | 5-10 | |
Dywizja Cassini | 117 500 | 1,95 | 122 200 | 2,03 | 4700 | - | Jean-Dominique Cassini |
Pierścień A | 122 170 | 2.027 | 136 775 | 2269 | 14 605 | 20-40 | |
Oddział Enckego | 133 589 | 2216 | - | - | 325 | - | Johann Franz Encke |
Dywizja Keelera | 136 530 | 2265 | - | - | 35 | - | James Edward Keeler |
Oddział Roche | 136 775 | 2,284 | 139,380 | 2.313 | 2600 | ? | Edwarda Roche'a |
Pierścień F | 140 180 | 2,326 | - | - | 30-500 | ? | |
Pierścień G | 170 000 | 2.82 | 175 000 | 2,90 | 5000 | 1 × 10 5 | |
Pierścień E | 181 000 | 3 | 483 000 | 8 | 302 000 | 1 × 10 7 | |
Pierścień Phoebe | ~ 4 000 000 | 66 | > 13 000 000 | 216 | - | - | Phoebe |
Nie ma zgody co do mechanizmu ich powstawania, ale proponuje się dwie główne hipotezy dotyczące pochodzenia pierścieni. Jedna z hipotez głosi, że pierścienie są pozostałościami zniszczonego księżyca z Saturna, a druga głosi, że pierścienie pozostały z pierwotnego materiału mgławicy , z którego powstał Saturn. Jeśli te modele teoretyczne zakładają, że pierścienie pojawiły się na początku historii Układu Słonecznego , dane z sondy Cassini wskazują jednak, że mogły powstać znacznie później, a ich wiek szacuje się zatem na około 100 milionów lat w 2019 roku. , mogą zniknąć w ciągu 100 milionów lat. W wyniku tych odkryć preferowanym mechanizmem wyjaśniającym pojawienie się pierścieni jest to, że lodowy księżyc lub bardzo duża kometa przeniknęłyby granicę Roche'a Saturna.
Asteroida Szkodnik planety jest asteroida się wokół jednej z dwóch punktów stałych Lagrange'a (L 4 lub L 5 ) z Sun- planety systemu , to znajdują się one w temperaturze 60 ° do przodu lub do tyłu w orbicie Ziemi. Jednak Saturn nie ma żadnych znanych asteroid trojańskich w przeciwieństwie do Ziemi , Marsa , Jowisza , Urana i Neptuna . Uważa się, że za brak trojana dla Saturna odpowiedzialne są mechanizmy rezonansu orbitalnego , w tym rezonans świecki .
Podczas gdy Uran jest widoczny gołym okiem w bardzo dobrych warunkach - zwłaszcza gdy jest w opozycji - i na bardzo ciemnym niebie, Saturn jest często uważany za planetę najdalej od Słońca i Ziemi widoczną gołym okiem w ogóle. Na nocnym niebie planeta jawi się jako jasny, żółtawy punkt świetlny o średniej jasności widocznej 0,46 - odchylenie standardowe 0,34. Większość zmian wielkości jest spowodowana nachyleniem układu pierścieni względem Słońca i Ziemi. Dzieje się tak, ponieważ najjaśniejsza -0,55 magnitudo występuje w czasie, gdy płaszczyzna pierścieni jest najbardziej nachylona, a najsłabsza magnitudo 1,17 magnitudo, gdy jest najmniej.
Ponadto Saturn i jego pierścienie najlepiej widać, gdy planeta znajduje się w pobliżu opozycji , przy wydłużeniu 180° od Słońca. Opozycja Saturna występuje prawie co roku, ponieważ okres synodyczny Saturna wynosi 378 dni, ale ma mniejszy wpływ niż położenie pierścieni na jego widoczność. Na przykład podczas opozycji17 grudnia 2002 r., Saturn pojawił się najjaśniej ze względu na korzystną orientację jego pierścieni względem Ziemi, nawet jeśli planeta była jednak bliżej podczas kolejnej opozycji pod koniec 2003 roku.
Aby móc uzyskać wyraźny obraz pierścieni Saturna, konieczne jest użycie potężnej lornetki lub małego teleskopu . Kiedy Ziemia przecina płaszczyznę pierścieni, co ma miejsce dwa razy w ciągu roku saturnowego (mniej więcej co 15 lat ziemskich), pierścienie na krótko znikają z pola widzenia ze względu na ich grubość średnio kilkuset metrów. Takie „zniknięcie” nastąpi po raz kolejny w 2025 roku, ale Saturn będzie zbyt blisko Słońca, aby móc go obserwować. Ponadto możliwe jest również obserwowanie głównych obiektów za pomocą teleskopu amatorskiego, takich jak duże białe plamy, które pojawiają się w pobliżu przesilenia letniego na półkuli północnej.
Saturn potrzebuje około 29,5 roku, aby ukończyć pełną orbitę i okrążyć ekliptykę poza gwiazdozbiorami tła zodiaku . Czasami Saturn jest przesłonięty przez Księżyc - to znaczy, że Księżyc zasłania Saturna na niebie. Podobnie jak w przypadku wszystkich planet Układu Słonecznego, zakrycia Saturna występują w „porach roku”. Okultacje saturna odbywają się co miesiąc przez około 12 miesięcy, a następnie przez około pięć lat, podczas których nie odnotowuje się takiej aktywności. Ponieważ orbita Księżyca jest nachylona o kilka stopni od orbity Saturna, zakrycia mogą wystąpić tylko wtedy, gdy Saturn znajduje się w pobliżu jednego z punktów na niebie, gdzie przecinają się dwie płaszczyzny – zarówno na długości l Rok Saturna, jak i w węzłowym okresie precesji 18.6 Lata ziemskie od orbity Księżyca wpływają na okresowość -.
Saturn jest znana od czasów prehistorycznych i jest na początku historii rejestrowane jako główną postać w różnych mitologiach . Od czasów starożytnych, a przed odkryciem Urana w 1781 roku, była to najdalsza znana planeta od Słońca i tym samym wyznacza w umysłach astronomów skrajną granicę Układu Słonecznego . W starożytnym Egipcie symbolizuje bóstwo Horusa jako Hor-ka-pet ( "niebiański byk" ), podczas gdy Sumerowie nazywają go Lubat-saguš ( "gwiazda słoneczna" ). W astronomów babilońskich obserwować i rejestrować ruchy Saturna systematycznie co najmniej od IX -go wieku pne. AD , nazywając to Kajamanu .
W starożytnej grece planeta była znana jako Φαίνων Phainon , a w czasach rzymskich jako „gwiazda Saturna ” , bóg rolnictwa , od którego planeta wywodzi swoją współczesną nazwę. Rzymianie uważają boga Saturn za odpowiednik Tytana Cronos ; we współczesnej grece planeta zachowuje nazwę Kronos ( współczesna greka : Κρόνος ). Ponadto grecka nazwa jest nadal używana w formie przymiotnikowej , w szczególności w odniesieniu do asteroidy kronocross . Grecki astronom Claude Ptolemeusz opiera swoje obliczenia orbity Saturna na obserwacjach, które realizuje, gdy jest on w opozycji i przypuszcza, że jest bardzo zimno ze względu na odległość od Słońca, które następnie lokalizuje między Wenus a Marsem .
W astrologii hinduskiej Saturn jest znany jako „ Szani ” i osądza ludzi na podstawie ich działań. Starożytna kultura chińska i japońska odnosi się do Saturna jako „gwiazdy ziemi” (土星) w kosmologii pięciu żywiołów Wuxing . W starożytnym języku hebrajskim Saturn nazywa się „Shabbathai”, a jego aniołem jest Cassiel .
Gwiazda Trzech Króli lub Gwiazda Betlejemska jest czasami określana jako nowa , supernowa, a nawet kometa Halleya , te hipotezy zostały ostatecznie odrzucone, ponieważ żadne z tych zjawisk nie miało miejsca za panowania Heroda . Tak więc obecne wyjaśnienie jest takie, że intensywne światło zostało wytworzone przez koniunkcję między Jowiszem a Saturnem w ciągu roku7 pne J.-C.
W 1610 roku Galileusz , po odkryciu czterech księżyców Jowisza – satelitów Galileusza – dzięki teleskopowi astronomicznemu swojego projektu, postanawia wykorzystać swój nowy instrument do obserwacji Saturna. Wskazując go na planetę, po raz pierwszy obserwuje jej pierścienie, ale nie rozumie ich natury z powodu zbyt niskiej rozdzielczości swojego teleskopu ( powiększenie 20): widzi je i rysuje jak dwa bardzo duże księżyce otaczające Saturna. . W liście opisuje planetę jako „nie pojedynczą gwiazdę, ale kompozycję trzech, które prawie się stykają, nigdy nie poruszają się względem siebie i które są wyrównane wzdłuż zodiaku, przy czym środkowa jest trzy razy większa niż gwiazda. dwie strony” .
W 1612 roku Ziemia przechodząca w płaszczyźnie pierścieni - co zdarza się mniej więcej raz na 15 lat - znikają mu z pola widzenia: to go zaskakuje, ale pozwala zrozumieć, że Saturn jest w rzeczywistości jednym ciałem; jest także pierwszym w historii, który zaobserwował to astronomiczne wydarzenie. Nie rozumie jednak genezy tego zniknięcia, a nawet pisze, odnosząc się do mitologicznego pochodzenia nazwy gwiazdy, że Saturn „pożarłby własne dzieci” . Następnie, w 1613 roku , pojawiają się ponownie, a Galileusz nie był w stanie postawić hipotezy co do tego, co zaobserwował.
W 1616 ponownie zaprojektował pierścienie, tym razem jak uchwyty na całej planecie. Następnie napisał: „dwaj towarzysze nie są już małymi kulami, ale są teraz znacznie większe i nie są już okrągłe… są półelipsami z małymi czarnymi trójkątami pośrodku i postaci i przylegają do kuli Saturna, który jest zawsze postrzegany jako okrągły ” .
W 1655 roku Christian Huygens , używając teleskopu o powiększeniu 50, odkrył w pobliżu Saturna gwiazdę, która później została nazwana Tytanem . Ponadto po raz pierwszy postuluje, aby Saturn został otoczony solidnym pierścieniem, utworzonym z „ramion” . Trzy lata później w swojej książce Systema Saturnium wyjaśnia zjawisko zanikania pierścieni obserwowane wcześniej przez Galileusza. W 1660 Jean Chapelain spekulował, że pierścienie te będą składać się z bardzo dużej liczby małych satelitów, co pozostaje niezauważone, ponieważ większość astronomów uważa wówczas, że pierścień jest solidny.
W latach 1671 i 1672, podczas zjawiska zanikania pierścieni, Jean Dominique Cassini odkrył Japeta, a następnie Reę , dwa największe po Tytanie księżyce Saturna. Później, w 1675 i 1676 r. ustalił, że pierścień składa się z kilku pierścieni oddzielonych co najmniej jednym podziałem; większy z nich - i ten, który prawdopodobnie zaobserwował, rozdzielający pierścienie A i B - został później nazwany jego imieniem oddział Cassiniego . Wreszcie w 1684 odkrył dwa nowe księżyce: Tetyda i Dione . Następnie nazwał cztery odkryte księżyce Sidera Lodoicea („gwiazdy Ludwika”) na cześć króla Francji Ludwika XIV .
Żadnego innego znaczącego odkrycia nie dokonano przez stulecie, aż do pracy Williama Herschela - również odkrywcy planety Uran . W 1780 r. zgłosił czarną linię na pierścieniu B, podział, który jest prawdopodobnie taki sam, jak ten zaobserwowany przez Johanna Franza Encke w 1837 roku i który przyjmie nazwę tego ostatniego jako podział Encke . W 1789 roku, kiedy pierścienie zniknęły, zidentyfikował dwa inne księżyce: Enceladus i Mimas . Ta obserwacja pozwala mu również potwierdzić, że planeta jest spłaszczona na biegunach, co wcześniej tylko podejrzewano, oraz dokonać pierwszego oszacowania grubości pierścieni na około 500 km. Ostatecznie w 1790 r. określił okres obrotu pierścieni na 10 h 32 min , co jest wartością bardzo zbliżoną do rzeczywistości. Pierre-Simon de Laplace , z prawami Keplera , dostarcza pierwszych szacunków odległości planety od Słońca na 1,4 miliarda kilometrów. Ponadto na podstawie pozornych rozmiarów szacuje średnicę planety na 100 000 km, a średnicę pierścieni na 270 000 km .
W 1848 roku William Cranch Bond i jego syn George Phillips Bond po raz pierwszy zaobserwowali Hyperiona , satelitę w rezonansie orbitalnym z Tytanem, również odkrytego niezależnie dwa dni później przez Williama Lassella - odkrywcę dwa lata wcześniej największego księżyca Neptuna , Trytona . W następnym roku Edouard Roche sugeruje, że pierścienie uformowałyby się, gdy satelita zbliżył się do Saturna i że uległby rozkładowi pod wpływem sił pływowych ; pojęcie, które następnie przyjmie nazwę limitu Roche .
W latach pięćdziesiątych XIX wieku dokonano kilku obserwacji poprzez pierścień C , właśnie odkryty przez ojca i syna Bonda, podważając teorię pierścieni stałych. W 1859 roku James Clerk Maxwell opublikował swoją książkę O stabilności ruchu pierścieni Saturna, w której argumentował, że pierścienie faktycznie składają się z „nieskończonej liczby niepowiązanych cząstek” , wszystkie niezależnie krążą wokół Saturna; ta praca przyniosła mu Nagrodę Adamsa . Teoria ta została potwierdzona w 1895 roku przez badania spektroskopowe przeprowadzone przez Jamesa Keelera i Williama Campbella w Obserwatorium Licka , w których zaobserwowali, że wewnętrzne części pierścieni krążą szybciej niż części zewnętrzne.
W 1872 roku Daniel Kirkwood zdołał określić, że podziały Cassini i Encke rezonują z czterema znanymi wtedy wewnętrznymi księżycami: Mimasem, Enceladusem, Tetydą i Dione.
W drugiej części XIX -tego wieku , fotografia rozwija i Saturn jest teraz głównym celem: wielu astrophotographers od Warren Street do John R. Commons przez braci Paul i Prosper Henry wówczas zrobić zdjęcie, kredyt na pierwszym udane zdjęcie dzielone między Commons a braćmi Henry.
W 1899 roku William Henry Pickering odkrył Phoebé , nieregularnego satelitę, który nie był w rotacji synchronicznej i miał orbitę wsteczną . Jest to pierwszy tego typu odkryty, a ponadto jest jedynym księżycem Saturna odkrytym podczas obserwacji Ziemi bez wykorzystania zniknięcia pierścieni.
W XX th wieku i XXI th wieku , większość informacji o planecie następnie są znane przez różne misje kosmosu . Zdarzenia, w których Ziemia przecina płaszczyznę pierścieni, pozostają jednak wykorzystywane do obserwacji Ziemi. Na przykład w 1966 roku Obserwatorium Allegheny sfotografowało to, co później nazwano pierścieniem E i odkryto księżyce Janus i Epimetheus ; następnie, w 1979 i 1980 roku, trzy kolejne zostały stworzone przez oddzielne zespoły: Telesto , Calypso i Hélène . Hubble Space Telescope śledzi również aktywność układu Saturna w sposób ciągły, czasami powrocie niezwykłych obrazów, takich jak tranzyt poczwórnej obserwowanego w 2009 roku.
W ostatniej ćwierci XX th wieku, Saturn jest odwiedzana przez trzech sond kosmicznych NASA , które wykonują estakady o tym: Pioneer 11 w roku 1979 , Voyager 1 w 1980 i Voyager 2 w 1981 roku .
Po użyciu grawitacji pomóc z Jupiter , Pioneer 11 niesie pierwszy Flyby Saturna we wrześniu 1979 roku, przez około 21 000 km od chmur szczyty planecie poślizgu pomiędzy pierścieniem wewnętrznym i górnych warstw atmosfery. Sonda wykonuje zdjęcia planety i niektórych jej satelitów w niskiej rozdzielczości, chociaż ich rozdzielczość jest zbyt niska, aby dostrzec szczegóły ich powierzchni. Sonda kosmiczna bada również pierścienie planety, ujawniając cienki pierścień F i potwierdzając istnienie pierścienia E ; również fakt, że podziały w pierścieniach są widoczne jako jasne, gdy są obserwowane przez sondę pod dużym kątem fazowym, wskazuje na obecność drobnego materiału rozpraszającego światło, a zatem nie są puste. Ponadto Pioneer 11 dostarcza obszernych danych na temat magnetosfery i atmosfery Saturna, a także pierwszego pomiaru temperatury Tytana przy 80 K (-193 ° C) .
Rok później, w listopadzie 1980 roku , Voyager 1 odwiedził z kolei system Saturna. Sonda zwraca pierwsze obrazy w wysokiej rozdzielczości planety, jej pierścieni i księżyców, w tym Dione , Mimas i Rhéa . Voyager 1 wykonuje również przelot nad Tytanem , zwiększając wiedzę o atmosferze tego księżyca , w tym o tym, że jest on nieprzenikniony w widzialnych długościach fal - uniemożliwiając obrazowanie szczegółów powierzchni - oraz obecność śladów etylenu i innych węglowodorów . Konsekwencją tego ostatniego przelotu jest głęboka zmiana trajektorii sondy i wyrzucenie jej poza płaszczyznę ekliptyki .
Prawie rok później, w sierpniu 1981 roku, Voyager 2 kontynuował badania. Przejście 161 000 km od centrum planety na26 sierpnia 1981, robi zbliżenia księżyców i dostarcza dowodów ewolucji atmosfery i pierścieni dzięki bardziej czułym kamerom niż poprzednie sondy. Niestety podczas przelotu sterowana platforma aparatu blokuje się na kilka dni, co oznacza, że niektórych zdjęć nie można wykonać pod zamierzonym kątem, co skutkuje utratą części danych. Wspomaganie grawitacyjne Saturna jest w końcu wykorzystywane do skierowania sondy na Urana, a następnie na Neptuna , co czyni tę sondę pierwszą i jedyną, która odwiedziła te dwie planety.
Voyager Program umożliwia wielu odkryć, takich jak kilku nowych satelitów krążących w pobliżu lub w pierścieniach planety, w tym Atlas i satelitów pasterskich Prometheus i Pandora (pierwszy kiedykolwiek odkryta) lub trzech nowych podziałów w pierścieniach, a następnie odpowiednio nazywa Maxwella , Huygensa i Keelera . Ponadto pierścień G jest odsłonięty, a na pierścieniu B widoczne są „szprychy” – ciemne plamy .
Sonda | Przestarzały | Agencja kosmiczna | Odległość (km) | Kluczowe osiągnięcia |
---|---|---|---|---|
Pionier 11 | 1 st wrzesień 1979 | NASA | 79 000 | Pierwszy udany przelot wokół Saturna.
Odkrycie pierścienia F . |
Podróżowanie 1 | 12 listopada 1980 | NASA | 184 300 | Pierwsze zdjęcia w wysokiej rozdzielczości. |
Podróżowanie 2 | 25 sierpnia 1981 | NASA | 161 000 | Wykorzystanie asysty grawitacyjnej Saturna do przejścia do Urana, a następnie do Neptuna . |
Cassini-Huygens jest misja eksploracji systemu Saturn „s NASA we współpracy z Europejską Agencją Kosmiczną i Agencję Kosmiczną włoskiego , zintegrowanego programu Flagship . Rozpoczęty dnia15 października 1997 r.The sonda kosmiczna składa się z Cassini orbiter opracowany przez NASA i Huygens Lander opracowany przez ESA - odpowiednio nazwane Jean-Dominique Cassini i Christiaan Huygens , dwóch naukowców, którzy mają znacznie zaawansowaną wiedzę na temat planety XVII th wieku. Został umieszczony na orbicie wokół Saturna w lipcu 2004 r. , lądownik wylądował na Tytanie w styczniu 2005 r., a orbiter kontynuował badania – po dwóch przedłużeniach misji, oprócz pierwotnie planowanego okresu czterech lat – do 15 września 2017 r.gdzie rozpada się w atmosferze Saturna, aby uniknąć ryzyka skażenia naturalnych satelitów .
Huygens zbiera informacje i robi lawinę zdjęć podczas zejścia i po wylądowaniu. Pomimo problemów projektowych i utraty kanału komunikacyjnego, lądownikowi udało się wylądować w pobliżu jeziora naftowego w celu wykonania pomiarów.
Cassini nadal krąży wokół Saturna i kontynuuje naukowe badania magnetosfery i pierścieni Saturna, wykorzystując jego krótkie przeloty z satelitów do zbierania szczegółowych danych na ich temat i uzyskiwania obrazów jakości systemu Saturna.
W odniesieniu do księżyców Saturna , Cassini pozwala udoskonalić wiedzę na powierzchni Tytana - z dużymi jeziorami węglowodorowych i licznych wysp i gór - oraz na skład jej atmosfery , aby odkryć gejzery z Enceladus zrobienie To miejsce sprzyja pojawieniu się życia , uzyskaniu pierwszych szczegółowych zdjęć Phoebe - nad którym przelatuje w czerwcu 2004 roku - i odkryciu sześciu księżyców o nowych nazwach, wśród których są na przykład Méthone i Pollux .
Orbiter szczegółowo analizuje strukturę pierścieni Saturna , fotografując nawet nieznany wcześniej nowy, znajdujący się wewnątrz pierścieni E i G , i obserwuje niesamowite formacje atmosfery gigantycznej planety na jej biegunach – jak „ sześciokąt Saturna” . Ponadto dane zebrane na pierścieniach Saturna podczas ostatnich orbit pozwalają oszacować ich wiek: pojawiłyby się niecałe 100 mln lat temu i powinny zniknąć w ciągu 100 mln lat.
Krótko mówiąc, sonda kosmiczna Cassini wykonuje podczas swojej misji 293 orbity wokół Saturna i wykonuje 127 przelotów nad Tytanem, 23 nad Enceladusem i 162 innymi księżycami planety w warunkach, które umożliwiły prowadzenie szeroko zakrojonych badań. Zgromadzono 653 gigabajty danych naukowych i wykonano ponad 450 000 zdjęć. Misja Cassini-Huygens spełnia wszystkie swoje cele naukowe i dlatego jest uważana za wielki sukces dzięki licznym opracowanym wysokiej jakości danym.
Eksploracja za pomocą sondy kosmicznej planety tak odległej jak Saturn jest bardzo kosztowna ze względu na dużą prędkość wymaganą do jej osiągnięcia przez statek kosmiczny, czas trwania misji i konieczność korzystania ze źródeł energii zdolnych zrekompensować słabsze promieniowanie słoneczne , takie jak bardzo duże panele słoneczne lub radioizotopowy generator termoelektryczny .
W 2008 roku NASA i Europejska Agencja Kosmiczna zbadały misję Titan Saturn System (TSSM), składającą się z orbitera, lądownika i balonu na ogrzane powietrze przeznaczone do badania Tytana , ale projekt ten został porzucony w następnym roku. Przewidywana jest również tańsza misja w ramach programu Discovery , Titan Mare Explorer (2011), ale ostatecznie nie została zachowana.
Jednak w obliczu naukowego zainteresowania Saturna i jego księżyców (w szczególności Tytana i Enceladusa, które mogłyby schronić życie ), proponuje się następców Cassini-Huygensa w ramach programu NASA New Frontiers . Tak więc w 2017 roku, pięć misji są oceniane: statek kosmiczny, który będzie przeprowadzenie badania przez nurkowanie do atmosfery Saturna ( SPRITE ), dwie misje, które analizują w sposób precyzyjny materiały wyrzucane przez gejzery z Enceladus w latające nad ten księżyc kilka razy i określiłby możliwą obecność śladów form życia ( ELSAH i ELF ) i wreszcie dwie misje mające na celu zbadanie Tytana w głąb, pierwszą na orbicie ( Oceanos ) i drugą, bardziej odważną pod względem technicznym, przez za pomocą drona wykonującego loty kilkadziesiąt kilometrów po powierzchni księżyca, wykorzystując jego niską grawitację i wysoką gęstość atmosfery ( Dragonfly ). Ostatecznie w 2019 roku wybrana została tylko misja Dragonfly, która ma odlecieć w 2026 roku, a przylot na Tytana w 2034 roku.
Saturn jest obecny w wielu dziełach science fiction, a jego reprezentacja ewoluowała zgodnie z wiedzą o planecie. Wśród pierwszych prac dotykających science fiction przywołujących Saturna jest w szczególności Micromégas (1752) Woltera . W tym czasie była to najbardziej odległa planeta znana ze Słońca – Uran został odkryty w 1781 roku, a Neptun w 1846 roku – a jej gazowa struktura była nieznana. Tak więc planeta jest opisana jako solidna i zamieszkana przez olbrzymy o wysokości dwóch kilometrów, z 72 zmysłami i oczekiwaną długością życia 15 000 lat; sekretarz „Akademii Saturna” towarzyszy następnie głównemu bohaterowi Micromegasowi na Ziemi . Sto lat później, w Hector Servadac (1877), Jules Verne sprawia, że podróżnicy przejeżdżają w pobliżu Saturna na komecie . Autor opisuje go, a następnie rysuje jako skalisty z opustoszałą twardą powierzchnią i mający 8 satelitów i 3 pierścienie.
Po tym, jak współczesna nauka ujawniła, że planeta nie ma stałej powierzchni, a jej atmosfera i temperatura są nieprzyjazne ludzkiemu życiu, jej reprezentacja odpowiednio ewoluuje. Również jego pierścienie planetarne i rozległy układ księżyców stają się bardziej powszechnym szkieletem dla science fiction, na przykład w La Voie martienne (1952) Isaaca Asimova czy w La Zone du Dehors (2007) Alaina Damasio . Rozważane są również pływające miasta w atmosferze Saturna, jak w Accelerando (2005) Charlesa Strossa .
W kinie jest szczególnie reprezentowany w Soku z żuka (1988) Tima Burtona , gdzie zamieszkują go gigantyczne robaki piaskowe , lub służy jako tło w Interstellar (2014) Christophera Nolana , NASA wysłała czterech astronautów w pobliże planety na cel dotarcia do tunelu czasoprzestrzennego .
„Saturn The Bringer of Old Age” jest 5 th praca ruch na dużą orkiestrę planet , skomponowane i napisane przez Gustav Holst między 1914 i 1916. Ponadto, Saturn jest piosenka z grupy rocka amerykańskiego Spanie w końcu .
Jego symbol „ ♄ ”, starożytnego pochodzenia, będzie reprezentować sierp boga Saturna czy będzie pochodzić z małymi grecką literą kappa , początkowego z starożytnego greckiego Κρόνος ( Kronos ). Niemniej jednak Międzynarodowa Unia Astronomiczna zaleca zastąpienie symbolu „ ♄ ” skrótem „S” , odpowiadającym łacińskiej wielkiej literze S , inicjałowi angielskiego Saturna .