Saturn
From Wikipedia, the free encyclopedia
Remove ads
Сатурн (симбол: .svg){kind=small}
) је шести планет у Сунчеву суставу. Удаљен је 9,54 АЈ односно 1 429 400 000 км од Сунца, промјера 120 536 км (на екватору) и масу 5,68 × 1026 кг.[1][2] Сатурн је по волумену и маси други планет након Јупитера. Уз Јупитер, Уран и Нептун припада скупини плиновитих дивова, планета вањског дијела Сунчевог сустава. Сатурн је планет најмање густоће и с највећим прстеном.[3][4][5] Обиђе Сунце за 29,5 година на средњој удаљености 1,426 · 109 км. Тијело му је знатно спљоштено (екваторски промјер 120 536 км, поларни промјер 108 728 км), тако да је најспљоштенији од планета. Маса му је 95 пута већа од Земљине. Једини је планет којега је густоћа мања од густоће воде (690 кг/м3).
_large.jpg)
Сатурн се састоји претежно од водика и хелија (једнак однос као код Јупитера).[6] Испод плиновите атмосфере простире се слој молекуларнога водика с нешто замрзнуте твари (у којој има трагова метана, амонијака и другог), затим слој металнога водика, те средиште са стјеновитом језгром. Температура је у средишту врло висока (12 000 К), па је то Сатурнов извор енергије успоредив с енергијом коју прима Сунчевим зрачењем; температуре облачнога слоја износи –130 °Ц, док би температура само због доприноса Сунчева зрачења била –170 °Ц. У атмосфери се примјећују свјетлији и тамнији облаци успоредни с екватором, мање истакнути него код Јупитера, јер се, због ниже температуре, стварају ближе средишту планета. Међу облацима се опажају вртлози, као Велика бијела пјега. Инфрацрвено зрачење открива топлији поларни вртлог, такозвану врућу пјегу. Брзина вјетра износи до 500 км/х. У екваторском подручју планет се врти с периодом од 10 х 14 мин, а средиште се, према податцима прикупљенима уз помоћ радио валова, врти с периодом од 10 х 39 мин 22 с. Сатурн има пространо магнетско поље, којега је магнетски момент 600 пута већи од Земљина, а магнетска индукција на површини износи око 50 μТ. За разлику од Јупитера, ос вртње му је примјетно нагнута. Око Сатурна забиљежено је 62 природна сателита, од којих је 7 заокружено дјеловањем властите гравитације (у стварности има их више од 150).[7][8]
Најпознатије обиљежје Сатурна су планетарни прстени који га окружују у 7 појасева, означених словима А до Г. Око Сатурна кружи и мноштво природних сателита, којих је до сада откривено 62. Осим сателита, у равнини Сатурнова екватора кружи голем број сателитских честица, које чине концентричне прстене. Сатурнов је прстен први видио Цхристиаан Хуyгенс 1655. Главни се дио прстена, промјера 275 000 км, дијели на прстен А (вањски) и прстен Б (средњи), између којих је Цассинијева пукотина, те прстен C (унутарњи). Прстен D налази се најближе планету, док се даље од главнога дијела налази танак прстен Ф (састављен од врпца), шири прстен Г и најшири Е, усред којега се гиба природни сателит Енкелад. Дебљина је главнога дијела прстена 1 км. Чине га углавном ледене и мање често стјеновите честице, обујам којих се креће од праха па до тијела метарскога промјера. На облик и дијељење прстена утјечу сателити својом гравитацијом.
Сатурн одбија око 47% Сунчеве свјетлости (албедо 0,47). Сатурн се за просјечне опозиције (када је најближи Земљи) види под кутем од 20 лучних минута, а магнитуда му је у просјеку 0,7 (у најбољим увјетима: 0,43). Сатурн је један од најсвјетлијих објеката на небу (иза Сунца, Мјесеца, Јупитера и Венере) па је зато и познат од давнина. Мали телескоп је довољан да се угледају прстени. Сунчева расвјета на Сатурну је око 100 пута мања него на Земљи. Равнотежна температура коју би имао због Сунчеве расвјете, 90 К, нижа је од измјерене просјечне температуре, 95 - 105 К, што значи да има значајан властити извор енергије. Сјај Сатурна мијења се како се мијења видљивост прстена. Сатурн су истраживале летјелице Пионеер 11 (1979.), Воyагер 1 (1980.), Воyагер 2 (1981.), а умјетним сателитом постала је свемирска летјелица Цассини-Хуyгенс, у српњу 2004.[9]
Сатурн је у римској митологији отац врховног бога Јупитера, док је у грчкој митологији познат као Кронос. По узору на стара чешка имена планета, кајкавци су једно вријеме употребљавали име Хладолет поред међунардоног имена Сатурнуш (Сатурнус по старом кајкавском правопису).[10]
Remove ads
Физичка својства
[[Датотека:Хуббле сеес а флицкеринг лигхт дисплаy он Сатурн.јпг|мини|десно|300пx|Поларна свјетлост на сјеверном Сатурновом полу.[[[11]]]
Сатурн је сплоштен на половима и проширен на екватору па има облик елипсоида. Разлика између екваторског и поларног промјера је чак 10% (120 536 км према 108 728 км), што је посљедица брзе ротације планета. Други плиновити планети (Јупитер, Уран, Нептун) су такођер сплоштени, али не толико као Сатурн. Просјечна густоћа Сатурна је 697 кг/м3 што га чини јединим планетом у Сунчевом суставу чија је просјечна густоћа мања од густоће воде, због чега би, да се налази у води, плутао.
Један Сатурнов обилазак око Сунца траје 29,35 година, док један окретај око оси траје у просјеку 10 сати, 39 минута и 25 секунди.
Атмосфера
Сатурн нема јасно изражене појасеве као Јупитер, барем не у видљивом дијелу спектра. Разлог томе је слој сумаглице који нам застире поглед у дубину. Фотографије у инфрацрвеном свјетлу показују појасеве много израженијим. Сатурнова атмосфера углавном се састоји од водика (93%) и хелија (5%), уз нешто осталих спојева.
Пјеге у атмосфери Сатурна трају по неколико мјесеци. Свемирски телескоп Хуббле је 1990. године снимио на Сатурновом екватору огромни бијели овал којег није било у вријеме проласка летјелица Воyагер. Успоређивањем са старим забиљешкама, утврђено је да су сличне појаве опажене 1876, 1903, 1933, и 1960. године, отприлике увијек у исто доба Сатурнове године, средином Сатурновог љета на сјеверној полутци. Касније су проматране и неке мање олује.
Вјетрови на екватору пушу према истоку, а досежу брзине од 500 м/с. Брзина вјетрова опада с приближавањем половима, па на ширинама изнад 35° вјетрови пушу у оба смјера. Слој у којем пушу вјетрови дебео је најмање 2000 км, а симетрија која је уочена између сјеверне и јужне полутке сугерира да би се вјетрови могли спајати негдје у унутрашњости.
Док је Воyагер 2 био иза Сатурна, његови радио-сигнали су на путу према Земљи прошли кроз горње слојеве атмосфере, што је омогућило мјерење густоће и температуре тих слојева. Најнижа температура, од 82 К, су измјерена на разини с тлаком од 7000 Па. На 10 000 Па, температуре испод сјеверног пола су биле око 10 К ниже од оних на умјереним ширинама.
Физичко стање атмосфере
Облачни слојеви стварају се дубоко у атмосфери. Облаци, наиме, настају на оним висинама на којима температура падне испод вриједности потребне да се твар замрзне и кристализира. Како је Сатурнова "површина" на нижој температури од Јупитерове, твари се смрзавају дубље у атмосфери. Изнад облака простире се слој сумаглице. Сумаглица садржи честице смога настале у плину под дјеловањем Сунчеве свјетлости. Управо та маглица омета поглед на слојеве облака, па су они слабијег контраста него на Јупитеру. Распоред облака и понашање температуре и тлака с дубином иначе наликују ономе на Јупитеру.
Сатурн издваја топлину зарађену при настанку, те зрачи нешто више топлине него што до њега стиже са Сунца. Унутарња се топлина веома учинковито преноси у гибање зрачних маса, па у екваторском подручју у смјеру вртње пуше вјетар с брзином од 500 м/с. Вјетрова који пушу ретроградно нема све до ширина од ± 40° и не подударају се с границама свјетлијих и тамнијих пруга паралелних екватору, као што се то збивало у Јупитера. Повратни вјетрови, вртлози и валови у облачном покрову изразити су тек на већим ширинама. Виђено је и много бијелих и овалних пјега, од којих неке трају по више мјесеци.[12]
Својства унутрашњости планета
Сатурнова унутрашњост је слична Јупитеровој и састоји се од камено-ледене језгре, 20 пута веће масе од Земљине. На језгру се наставља слој металног водика изнад којег је слој молекуларног водика. Метални водик, назван тако због својстава које водик поприма при великом тлаку, је много дубље него што је то случај код масивнијег Јупитера. Сатурн је по саставу 75% водик и 25% хелиј, с траговима воде, метана и амонијака. Тај састав приближно одговара саставу првотног облака од којег је и настао Сунчев сустав.
Сатурнова унутрашњост је врућа, температуре у средишту су чак 12 000 К, па Сатурн, као и Јупитер и Нептун, више енергије зрачи у свемир него што је прима од Сунца. Равнотежна температура (она коју би имао да га грије само Сунце) за Сатурн износи 90 К, али је стварна температура његових вањских дијелова 95 - 105 К.
Већа температура се може објаснити Келвин-Хелмхолтзовим механизмом (потенцијална енергија гравитацијског поља сажимањем прелази у топлинску), што ипак није достатно објашњење за сву произведену енергију. Према мјерењима Воyагера 1, само 7% волумена Сатурна чине атоми хелија (водик превладава), за разлику од 11% код Јупитера. С обзиром да модели предвиђају подједнаке омјере код оба планета претпоставља се да хелиј полако тоне према средишту, те да је то узрок веће температуре. Капљице хелија падањем кроз атмосферу стварају трење којим се ослобађа топлина.
У Сатурновој унутрашњости не владају тако високи тлакови и температуре као у Јупитеровој, јер због мање масе тлак спорије расте с дубином. Велика спљоштеност упућује на то да је знатнији дио језгре испуњен с твари велике густоће; тијело које има једнолику густоћу вртњом се мање спљошти него тијело којему је твар концентрирана у језгри. Зато се сматра да се у Сатурнову средишту налази груда од стијена и леда, с масом 20 пута већом од Земљине, а полумјера 10 000 км. Највећи дио обујма заузима молекулски текући водик, који се смјестио у омотачу, док се метални текући водик спустио ниже од половице дубине.
Магнетосфера
Сатурн, као и остали плиновити дивови, има јако магнетско поље које се протеже до удаљености око 20 до 35 Сатурнових полумјера. Ипак, Сатурново поље је неуспоредиво слабије од Јупитеровог првенствено због мање количине водљивог материјала ("метални" водик је много дубље), па је на рубовима планета по јачини отприлике једнако магнетском пољу на површини Земље. Ос магнетског поља се готово поклапа с оси ротације планета (кут је мањи од 1°).
Волумен Сатурнове магнетосфере знатно се мијења с интензитетом сунчевог вјетра, а и реп Јупитерове магнетосфере знатно утјече на Сатурново магнетско поље. Радио-емисије са Сатурна утихнуле су између посјета Воyагера 1 (студени 1980.) и Воyагера 2 (коловоз 1981.), што би могла бити посљедица уласка Сатурна у Јупитерову магнетосферу (иако нема изравних доказа).
На Сатурново магнетско поље утјече и његов сателит Диона. Позитивни иони водика и кисика (Х+ и О+) настали након разбијања молекула воде избијених с површине Дионе и Тетиса чине унутарњи торус који се протеже до удаљености од 400 000 км од средишта Сатурна. На унутарњи торус се наставља подручје плазме које се протеже до удаљености од 1 000 000 км. Сатурново магнетско поље нешто је на површини слабије од Земљина, али је много пространије. Сатурн је изнимка међу другим небеским тијелима по томе што му се ос магнетског поља подудара с оси вртње унутар кута од 1°. Сјеверни магнетски пол је на сјеверној полутки. Повезани с магнетским пољем јесу извори веома јаких радио валова, а на њихово владање утјече гибање сателита Дионе. Извор су радио валова и муње у облацима. Као и на Земљи, међудјеловање магнетосфере, атмосфере и сунчевог вјетра ствара величанствено поларно свјетло. Период вртње магнетосфере, 10 сати и 40 минута, указује на брзину вртње Сатурнове унутрашњости, с којом је магнетосфера чврсто повезана.
Remove ads
Сатурнови прстени
Сатурн је карактеристичан по својим прстенима, који су лако видљиви и кроз мали телескоп. Познати су још од времена кад је Галилео Галилеи први употријебио телескоп у астрономске сврхе. Прстени су означавани словима абецеде, према редослиједу откривања. Састоје се од силикатних стијена, жељезног оксида и леда. Простиру се од 6 630 км до 120 700 км изнад Сатурновог екватора.
Прстени нису једно тијело. Још је Јамес Цлерк Маxwелл 1857. године доказао да прстени не могу бити једно тијело, већ безброј самосталних честица, што је касније доказано спектроскопским мјерењима. Помоћу Допплеровог ефекта је потврђено да се честице ближе Сатурну гибају брже од оних даљих. Честице прстенова су разних величина: од 100-метарских тијела до микрометарске прашине. Вјеројатно постоји и неколико тијела величине пар километара. Прстени су грађени од леда и нешто камења, па имају врло висок албедо (око 0,7).
Сатурнови прстени су врло танки. Иако су широки преко 250 000 км, нису дебљи од 1,5 км, па би са сав њихов материјал могао компримирати у тијело промјера 100 км.
Кроз телескоп се најбоље виде прстени А, Б и C. Пукотина између два најизраженија прстена (А и Б) се зове Цассинијева пукотина, а много слабије изражена пукотина на вањском рубу А-прстена је добила име Енцкеова пукотина. Пукотине су заправо орбите с неповољним резонанцијама у односу на Сатурнове сателите, дакле имају исто поријекло као и Киркwоодове зоне у астероидном појасу.
Долазак Воyагера 1 и 2 донио је нове спознаје о прстенима. Фотографије ових двају летјелица су показале да се прстени састоје од чак стотињак тисућа мањих прстенчића. Чак су у Цассинијевој пукотини пронађена 4 прстенчића. Откривена су и четири нова већа прстена: слабашан прстен унутар прстена C назван је D прстен док је прстену иза прстена А придружено слово Ф. Иза Ф прстена су пронађена још два слабија прстена: Г и Е.
Звијезда Делта Шкорпиона (Дјубба) прошла је (из перспективе Воyагера 2) иза Ф-прстена, па је праћење треперења ове звијезде омогућило одређивање детаљне структуре прстена Ф и то чак с 1000 пута бољом резолуцијом (разлучивости око 100 м) него што је било могуће остварити Воyагеровом камером. У Ф-прстену су откривена и подручја гдје се прстен састоји од више међусобно испреплетених нити, што се сматра утјецајем сателита Прометеј.
Осим тога, уочене су и пролазне структуре у Б-прстену, заправо валови густоће узроковане проласком неких од Сатурнових сателита.
Воyагерове фотографије су откриле и тајанствене "жбице", које се окрећу око Сатурна као круто тијело (прстени се окрећу независно један од другога). Поријекло им није објашњено, али се сматра да су везане уз магнетско поље Сатурна, јер имају период ротације као и магнетско поље (10 х 39 мин.). Док се Воyагер приближавао Сатурну, жбице су изгледале тамније од прстенова, но касније су из другог су кута изгледале свјетлије. Својство честица у жбицама да боље распршују свјетлост у смјеру супротном од извора свјетлости показује да се ради о врло финој прашини.
Постоји веза између сатурнових прстенова и сателита. Неки од сателита су "пастирски", т.ј. чувају прстенове, а неки су одговорни за настанак пукотина у прстенима. Атлас, Прометеј (Прометхеус) и Пандора су пастирски сателити. Пандора и Прометеј "чувају" прстен Ф, а Пан се налази у Енцкеовој пукотини.
Сатурн и његови прстени најбоље се виде када се Сатурн налази у скорој опозицији. Прстени привидно нестају уколико њихова равнина сијече Земљу у вријеме проматрања.
Тренутно постоје двије теорије о томе како су прстени настали. Прва теорија је теорија о распалом мјесецу, коју је поставио Éдоуард Роцхе и настала је у 19. стољећу. Теорија се ослања на постулату да је један од Сатурнових природних сателита упао у ниску орбиту, испод Роцхеове границе, тако да су га растргале Сатурнове плимне силе. Једна варијација ове теорије је да се мјесец распао након судара са кометом. Друга теорија ослања се на постулату да су прстени ту од настанка планета, те су остатак материје од оригиналне небуларне твари од које је Сатурн настао. Ова теорија данас није шире прихваћена јер се сматра да прстени тијеком милијуна година постану нестабилни, те да су због тога недавна творевина.
Сатурнов прстен Е је врло тешко видљив чак и најбољим телескопима. Ширина му је као удаљеност између Земље и Мјесеца.
Remove ads
Природни сателити
Погледати: Сатурнови природни сателити
Сатурн има 62 позната сателита. Број сателита вјеројатно није потпун јер Сатурнови прстени сметају у њиховом откривању са Земље.
Сви већи сателити, осим Фебе и Хипериона имају синкрону ротацију. Феба уз то има ретроградну те врло нагнуту путању, па се сумња да је заробљени астероид. Хиперион је једино тијело у Сунчеву Суставу за које се зна да има каотичну ротацију. Многи сателити су у међусобној резонанцији: Мимас - Тетида (1:2), Енцелад - Диона (1:2) и Титан - Хиперион (3:4).
Тридесет Сатурнових сателита су, по удаљености од Сатурна: Пан, Атлас, Прометеј, Пандора, Епиметеј, Јанус, Мимас, Енцелад, Тетида, Телесто, Калипсо, Диона, Хелена, Реја, Титан, Хиперион, Јапет, Кивиуq, Ијираq, Феба, Паалиаq, Скади, Албиориx, Ерриапо, Сиарнаq, Тарвос, Мундилфари, Суттунгр, Тхрyмр, Yмир и С/2003 С 1.
Сатурнови природни сателити подијељени су у скупине, које носе име по најистакнутијем сателиту:
- Скупина Јан које сачињава: Јан, Мимас, Енцелад, Тетида, Диона, Реја, Титан, Хиперион
- Скупина Сиарнаq : Кивиуq, Ијираq, Паалиаq, Албиориx, Ерриапо, Сиарнаq и Тарвос
- Скупина Феба : Феба, Скади, С/2003С1, Мундилфари, Суттунг, Тхyрм и Yмир
Повијест истраживања
.jpg)
Сатурн је, због свог сјаја, познат још од претповијести. Галилео Галилеј је, 1610. године, први усмјерио телескоп према њему. Због несавршености првих телескопа, Галилео није препознао прстенове, већ је мислио да се ради о три тијела. Посебно се закомплицирало проматрање у вријеме проласка Земље кроз равнину прстенова, када су они привидно нестали (јер су врло танки), што је збунило Галилеа. Тек је 1659. године дански астроном Цхристиаан Хуyгенс у Сатурновом необичном облику препознао прстенове. Хуyгенс је објаснио да је њихово нестајање и мијењање узроковано промјеном нагиба орбите Земље према Сатурну тијеком њихових опхода око Сунца.
Талијански астроном Гиованни Доменицо Цассини је 1675. открио пукотину између у прстенима, па се та пукотина између прстенова А и Б данас назива по њему Цассинијевом пукотином. I други размаци између прстенова носе имена по астрономима који су их открили или судјеловали у истраживању Сатурна (Гуерин, Хуyгенс, Маxwелл, Енцке).
Сатурн су до сада посјетиле 4 летјелице: Пионеер 11 (1979)., Воyагер 1 (1980.), Воyагер 2 (1981.) те Цассини-Хуyгенс. Летјелица Цассини ушла је 1. српња 2004. у орбиту око Сатурна и почела 4-годишњу мисију истраживања Сатурна, његових прстенова, магнетосфере и сателита. Цассини је носио сонду Хуyгенс која се почетком 2005. спустила на површину Сатурновог највећег сателита Титана.
Remove ads
Планет Сатурн у романима и филмовима
Сатурн се ријетко појављује као средиште радње, али су због прстена његове слике популарне као позадина у многим филмовима.
- 2001: Одисеја у свемиру (1968) Артхура C Цларкеа - Сатурн и његов сустав су средиште радње умјесто Јупитера.
- Сатурн 3 (филм) из (1980) - већином се догађа у Сатурновом суставу.
Извори
Литература
Вањске везе
Wikiwand - on
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Remove ads