SATURN: EGENSKAPER, SAMMENSETNING, BANE, STRUKTUR - ARTE - 2025

Saturn er den nest største planeten i solsystemet etter Jupiter. Den er kjent for sitt ringsystem, og tilhører planetene kalt Jovians, som ligger etter asteroidebeltet, som skiller dem fra de steinete planetene.

Galileo var kjent fra eldgamle tider, ettersom det er en av de 5 planetene som er synlige for det blotte øye og lengst fra dem. Galileo var den første som observerte det med et teleskop i 1610. Selv om han merket deformasjonen forårsaket av ringene, gjorde ikke mangelen på oppløsning på instrumentet tillot ham å skille formen.

Den gassformige planeten Saturn, sammenlignet med Jorden, 95 ganger mindre. Kilde: Saturn-bilde: NASA / JPL / Space Science Institute Jordbilde: NASA / Apollo 17 crew / Public domain.

Det var år senere, i 1659, at Christian Huygens passende beskrev de kjente ringene. En kort tid senere innså den italienske astronomen Giovanni Cassini at ringene hadde en divisjon, som nå kalles Cassini-divisjonen.

Selv om astronomer fra antikken ikke kunne detaljere ringsystemet, må den allerede praktfulle utsikten over planeten ha imponert dem nok til å gi den navn som 'Alap Sahmas' (stjernen i solen) for kaldeerne, 'Phaenon' (lys som den Sol) for grekerne eller "Khima" (ansvarlig for den universelle flommen) for hebreerne.

De gamle romerne assosierte planeten med den greske guden Cronos, far til Zeus, som de kalte Saturn. Til ære for denne guddommen ble festivalene kalt Saturnalia feiret i desember, som de gamle kristne senere assosierte med julen.

Andre eldgamle kulturer som hinduer, kinesere og mayaer har også observasjoner av planeten i sine poster. For mayaene var datoene for sammenheng av Saturn, Jupiter og Mars festlige.

Generelle egenskaper ved Saturn

Saturn er ikke så stor som Jupiter, den er bare en tredjedel av massen, mens radiusen er 16% mindre.

Det er den minste tette av planetene; ved 687 kg / m ³ kunne den flyte på vann hvis det var et hav stort nok til å inneholde det. Den er hovedsakelig sammensatt av hydrogen og helium, de letteste elementene som er kjent, selv om det inneholder andre i en mye mindre andel.

Saturn har sitt eget magnetfelt, mindre intenst enn Jupiters, men mye mer enn Jordens, med magnetaksen parallell med rotasjonsaksen. Det er grunnen til at auroras er vanlig i form av konsentriske sirkler, rett i hvert polarområde. Disse dannes av bevegelsen av elektrisk ladede partikler midt i planetens intense magnetfelt.

Et annet kjennetegn ved Saturn er varmen den sprer ut i verdensrommet, og som utstråler nesten det dobbelte av energien den mottar fra solen. Saturns indre er veldig varmt og forskere mener det skyldes kondensering av flytende hydrogen ved høyt trykk. .

Trykket inne i Saturn er en million ganger større enn jordas atmosfæretrykk. De flytende hydrogendråpene øker hastigheten når de ferdes mot sentrum av planeten og produserer varme.

Flytende hydrogen oppfører seg som et metall, og er ikke bare ansvarlig for den utstrålte varmen, men for dynamoeffekten som skaper magnetfeltet.

Saturns atmosfære ligner Jupiters atmosfære, med et lignende mønster av lyse og mørke bånd. Skyene består av krystaller av ammoniakk, vann og ammoniumhydrosulfid.

Det er sterk vind og sporadiske stormer som varer i flere måneder på jorden. Ekvatorialvind på Saturn kan nå 500 m / s.

Sammendrag av de viktigste fysiske egenskapene til planeten

-Masse: 5,69 x 10 ²⁶ kg.

-Ekvatorial radius: 6,0 x 10 ⁴ km

-Polar radius : 5,4 x 10 ⁴ km

-Form: flatet ut.

-Gjennomsnittlig avstand til solen: 1,4 x 10 ⁹ km

- Helling av bane : 2,5 º med hensyn til ekliptikken.

-Temperatur: mellom -139 og -189 ºC.

-Gravitet: 10,4 m / s ²

-Eget magnetfelt: Ja.

-Atmosfære: Ja, for det meste hydrogen.

-Tetthet: 687 kg / m ³

-Satellitter: 82 formelt utpekt, mange andre små måner, ingen betegnelse.

-Ringer: Ja, et komplekst system.

Ringene fra Saturn

Saturns ringsystem er unikt i solsystemet for sin ekstraordinære skjønnhet. Kilde: Pixabay.

Ringene er kjennetegnet til Saturn, fordi selv om de andre gassgigantene også har dem, er uten tvil de på denne planeten de mest spektakulære.

Ringene er hovedsakelig sammensatt av is og steiner og holdes i form takket være tyngdekraften fra noen spesialiserte satellitter: hyrdesatellitter.

Illustrasjon av Saturns ringer

Til å begynne med, på grunn av manglende oppløsning i teleskopene, trodde astronomene at ringene dannet en kontinuerlig skive med materie rundt planeten. I alle fall er tykkelsen på systemet ubetydelig, på det meste, knapt en kilometer, og kan være meter i noen regioner.

Den italienske astronomen Giovanni Cassini var den første som merket eksistensen av en skillelinje mellom dem, rundt 1675.

År senere påpekte den franske matematikeren Pierre de Laplace at det faktisk var mange tynne ringer. Til slutt bygde James Clerk Maxwell en modell der han foreslo at ringene var bygd opp av mange partikler, hver etter en uavhengig bane.

Astronomer skiller ringer med bokstaver i alfabetet. De syv viktigste og lyseste ringene er A, B, C og D, mens E, F og G er blekere.

Det er også tusenvis av svakere ringer. Den palest og ytterste ble oppdaget med et infrarødt teleskop og kalles Phoebe's ring.

Kunstner gjengivelse som viser ringene til Saturn og de større satellittene. Kilde: photojournal.jpl.nasa.gov.

Cassinis divisjon skiller ring A fra ring B, men i samme ring A er det et mørkt område kalt Encke-divisjonen, opprettholdt av en av Saturns satellitter: Pan. Innenfor regionen er det også en ekstremt tynn ring.

Det er divisjoner med ulik bredde, også oppkalt etter kjente astronomer: Colombo, Huygens, Maxwell og Keeler.

Ringenes opprinnelse

Ringene er bygd opp av partikler som strekker seg i størrelse fra et sandkorn (mikron) til store bergarter som er ti meter lange, men astronomer er enige om at de ikke oppsto på samme tid som planeten, men ganske nylig.

Hovedringene A, B og C er antatt å være noen hundre millioner år gamle, og det er veldig lite i astronomiske termer. Forskere er sikre på at alle planetene i solsystemet dannet seg på samme tid, for rundt 4,6 milliarder år siden.

Materialet som utgjør ringene kunne ha kommet fra en komet, en meteor eller en måne, fragmentert på grunn av planetens tyngdekraft. I alle fall er det ikke restene av planetens formasjon.

Ringenes opprinnelse er helt sikkert usikker for øyeblikket, men den generelle enigheten er at de er ganske ustabile, så så raskt de dannet seg, kan de forsvinne i løpet av noen få millioner år.

Oversettelse bevegelse

Saturns bane. Den gjennomsnittlige avstanden mellom Saturn og solen er mer enn 1.400.000.000 km (9 AU). Med en gjennomsnittlig banehastighet på 9,69 km / s, trenger Saturn 10 759 jorddager for å gå rundt sola. Kilde: Todd K. Timberlake forfatter av Easy Java Simulation = Francisco Esquembre / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses /by-sa/3.0)

Saturn tar 29 år og 167 dager å reise sin bane rundt sola. Merkelig nok er Saturn og Jupiter i banebasert resonans, siden det er gravitasjonsinteraksjon mellom dem. Selvfølgelig er attraksjonen til solen mye større, men Jupiters innflytelse påvirker også.

Når det er orbital resonans mellom astronomiske objekter, opprettholder deres orbitalperioder en viss andel, alltid med små tall. Når det gjelder Saturn-Jupiter, roterer sistnevnte 5 omdreininger for hver 2. sving av Saturn, og denne resonansen anses å ha stabiliserende effekter for banene til begge planetene.

Orbitalresonansen som oppstår mellom partiklene som utgjør Saturns ringer og satellittene som går i bane mellom dem, utøver en kraftig effekt på ringenees struktur, for eksempel eksistensen av Cassini-splittelsen.

Saturn er planeten i solsystemet med det største antallet satellitter, 6 av dem har beslektede omløpsperioder, la oss se:

-Mimas og Tethys, i forholdet 1: 2. For 1 sving Mimas, svinger Tethys 2 ganger.

-Encélado og Dione, i forhold 1: 2.

-Hyperion og Titan, i et forhold på 4: 3.

Til slutt er det bemerkelsesverdig at 85% av vinkelmomentet til solsystemet er konsentrert i Jupiter og Saturn, de to største planetene, i motsetning til Solen, som til tross for at den høyeste masseprosenten har lite vinkelmoment.

Vinkelmomentet til et system er en interessant fysisk mengde, fordi den er bevart i fravær av eksterne interaksjoner. For at en endring skal skje, kreves et nettomoment fra innsiden.

Saturn bevegelsesdata

Følgende data beskriver kort bevegelsen til Saturn:

-Mean radius av banen: 1,43 x 109 km

- Helling av bane : 2,5 º i forhold til ekliptikens plan

-Eksentrisitet: 0,056

- Gjennomsnittlig banehastighet : 9,6 km / s

- Overføringsperiode : 29,46 år

- Rotasjonsperiode: 10,66 timer

Når og hvordan man skal observere Saturn

Planeten Saturn regnes som en overlegen planet, siden dens bane er utenfor jordens bane. De høyere planetene er Jupiter, Saturn, Uranus og Neptune. Tvert imot, planetene hvis bane er nærmest solen kalles underordnede planeter: Merkur og Venus.

Den beste tiden å observere en overlegen planet er når jorden kommer mellom den og solen. På den annen side er det vanskeligere å se når den er i forbindelse, da den er lenger fra jorden og nær solen, som skjuver den. Situasjonen er grafisk beskrevet i følgende bilde:

Motstand og forbindelse av en ytre planet. Kilde: Maran, S. Astronomy for Dummies.

Et av hovedmålene for enhver himmelobservatør er naturlig nok å se ringene, som et lite teleskop er nok for. Men det er nødvendig å ta med i betraktningen at noen ganger er ringene i kant med hensyn til jorden og derfor er usynlige.

Vinkelen som ringene blir sett på, endres over 30 år, som er tiden Saturn går i bane rundt solen.

De neste motsetningene fra Saturn er:

-2020 : 20. juli

-2021 : 2. august

-2022 : 14. august

-2023 : 27. august

-2024 : 08. september

-2025 : 21. september

Rotasjonsbevegelse

Saturn tar i gjennomsnitt 10,66 timer å fullføre en revolusjon på sin egen rotasjonsakse, selv om ikke alle sonene roterer med samme hastighet. For eksempel ved ekvator er rotasjonshastigheten 10,25 timer, mens det inne i planeten er omtrent 10,65 timer.

Dette fenomenet er kjent som differensial rotasjon, og det skyldes at planeten ikke er solid, som vi har sagt. På grunn av sin flytende gassformige natur, opplever planeten deformasjoner på grunn av rotasjonsbevegelsen og blir flatet ved polene.

sammensetning

Sammensetningen av Saturn er grunnleggende den samme som for Jupiter og de andre gassformige planetene: hydrogen og helium, bare at på Saturn er andelen hydrogen høyere, gitt den lave tettheten.

Siden Saturn dannet seg i den ytre regionen av tåken som oppsto fra solsystemet, klarte planeten å vokse raskt og fange opp en stor mengde hydrogen og helium som var tilstede i tåken.

På grunn av de enorme trykk og temperaturer som øker når du går dypere, blir det molekylære hydrogenet på overflaten omdannet til metallisk hydrogen.

Selv om planeten er gassformig, er det en mindre andel tyngre elementer i kjernen, som i det minste er delvis steinete, for eksempel magnesium, jern og silisium.

I tillegg til disse elementene bugner det av forskjellige typer is, for eksempel ammoniakk, vann og metan, som har en tendens til å samle seg opp mot sentrum av planeten, som har høy temperatur. Av denne grunn er materialet faktisk flytende, snarere enn gassformig.

Saturns skyer består av ammoniakk og vann, mens det i atmosfæren er i tillegg til disse stoffene, det er påvist acetylen, metan, propan og spor etter andre gasser.

Intern struktur

Intern og ekstern struktur av Saturn. Kilde: Kelvinsong / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Selv om dominert av hydrogen og helium, antas Saturn å inneholde en steinete kjerne i naturen. Under prosessen med dannelse av planetene i solsystemet, kondenserte gasser rundt denne kjernen, i en rask prosess som tillot den å vokse raskt.

Kjernen i Saturn inneholder som sagt bergarter og flyktige elementer og forbindelser, omgitt av et lag flytende hydrogen. Forskere anslår at denne kjernen er mellom 9 og 22 ganger større enn jorden: omtrent 25 000 km i radius.

Dette laget med flytende hydrogen blir omringet av lag av flytende hydrogen og helium, som til slutt blir gassformet i de ytterste lag. Frenkel-linjen er en termodynamisk grense som skiller gassformet væske fra væsken.

Saturns naturlige satellitter

I følge de nyeste tellingene har Saturn 82 utpekte satellitter, og et mangfold av mini-måner som fortsatt mangler det. Dette gjør Saturn til planeten med flest satellitter til dags dato.

Saturns satellitsystem er veldig sammensatt; for eksempel er de kjent for å ha en direkte handling på ringene: hyrdesatellitter.

I tillegg er det trojanske satellitter, som forblir i en stabil bane 60º foran eller bak andre satellitter. Månene Telesto og Calypso er for eksempel trojanere av Thetys, en av Saturns store satellitter.

De viktigste satellittene til Saturn er Titan, Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea, Hyperion, Iapetus og Phoebe. Disse satellittene har vært kjent siden før romoppdrag, men forskningsundersøkelser til Saturn har oppdaget mange flere.

Til venstre Mimas og et stort slagkrater. På høyre side av overflaten til Titan. Begge bildene kommer fra Cassini-sonden. Kilde: Wikimedia Commons.

Den største av alle månene til Saturn er Titan, som også har sin egen atmosfære og er den nest største i hele solsystemet, etter Ganymedes, Jupiters store måne. Titan er enda større enn Merkur.

På den annen side er Enceladus, Saturnes sjette måne i størrelse, en enorm snøball med en overraskelse: kjernen er dekket av et hav av varmt flytende vann.

Saturn og Titan, den viktigste satellitten

Et merkelig faktum blant månene til Saturn er at det er satellitter hvis baner er de samme, men de klarer ikke å kollidere. Den mest bemerkelsesverdige av disse coorbital-satellittene er Janus og Epimetheus.

Ikke alle månene til Saturn har sfæroid form, det er mange uregelmessige satellitter, generelt små i størrelse og baner ganske langt fra planeten.

Titan og dens atmosfære

Mosaikk av infrarøde bilder av Titan, tatt av Cassini-sonden i 2015. Kilde: NASA via Wikimedia Commons.

Det er den største og viktigste av satellittene i Saturn, synlig fra Jorden som et lite lyspunkt, ved hjelp av teleskopet. Den nederlandske astronomen Christian Huygens var den første som så den rundt 1655 og John Herschel, allerede på 1800-tallet, kalte den Titan.

Den omtrentlige tettheten er 1,9 g / cm ^3, og selv om den inneholder en steinete kjerne, er den en verden nesten helt laget av is.

Titan har en tett atmosfære dominert av nitrogen og en liten prosentandel metan, samt spor av hydrokarboner. Dette er en bemerkelsesverdig sjeldenhet i solsystemet, siden de andre satellittene mangler en egen atmosfære.

Den har også hav og nedbør, men ikke vann, men metan. Eksistensen av denne forbindelsen har vært kjent siden midten av 1900-tallet, takket være spektroskopien utført av astronomen Gerard Kuiper. Senere bekreftet Voyager-sonden denne oppdagelsen.

Det interessante med Titan er at mange organiske forbindelser er blitt påvist der, i tillegg til metan, som er forløpere for livet. Mekanismen som Titan skaffet seg denne særegne atmosfæren er fremdeles ukjent, men det er av stor interesse, siden overfloden av hydrokarboner er mye større enn jordens.

Som en del av Cassini-oppdraget til Saturn klarte Huygens-sonden å lande på overflaten til Titan og fant en frossen overflate, men full av landformer.

Selv om Titan liker en variert geologi og klima, er det en uvelkomne verden for mennesker. Atmosfæren er veldig dynamisk; For eksempel er det kjent at høyhastighetsvind blåser, langt bedre enn de største landbaserte orkanene.

Oppdrag til Saturn

Pioneer 11

Det ble lansert av NASA i 1973 og nådde Saturns bane noen år senere, i 1979. Dette oppdraget tok bilder med lav oppløsning og fant også ukjente satellitter og ringer som aldri ble sett fra Jorden.

Sonden ble endelig behjelpelig i 1995, men bar plakaten med det berømte budskapet skapt av Carl Sagan og Frank Drake, i tilfelle fremmede navigatører skulle komme over den.

Voyager

Dette oppdraget besto av lanseringen av to sonder: Voyager 1 og Voyager 2.

Selv om Voyager 1 ble unnfanget for å nå Jupiter og Saturn, har den allerede overskredet solsystemets rammer, og gikk inn i det interstellare rommet i 2012. Blant de viktigste funnene er bekreftelsen av at Titans atmosfære eksisterer, samt viktige data av Saturns atmosfære og ringsystemet.

Voyager 2 samlet informasjon om Saturns atmosfære, atmosfæretrykk og mange bilder av høy kvalitet. Etter å ha besøkt Saturn nådde sonden Uranus og Neptune, hvoretter den gikk inn i det interstellare rommet, og søsterens sonde gjorde det.

Cassini

Cassini-oppdraget var et felles prosjekt mellom NASA, Det europeiske romfartsorganet og det italienske romfartsorganet. Det ble lansert i 1997 fra Cape Canaveral, og dets mål var å studere planeten Saturn og satellittsystemet.

Sonden nådde Saturn i 2004 og klarte å bane rundt planeten 294 ganger frem til 2017, da den gikk tom for drivstoff. Sonden ble deretter bevisst nedsenket i Saturn, for å forhindre at den krasjet inn i en av satellittene og dermed unngå radioaktiv forurensning.

Cassini bar Huygens-sonden, den første menneskeskapte gjenstanden som landet på en verden utenfor asteroidebeltet: Titan, Saturns største satellitt.

Huygens bidro med bilder av Titans landskap, samt strukturen til ringene. Den fikk også bilder av Mimas, en annen satellitt av Saturn som beiter ringer. De viser det enorme Herschel-krateret, med et enormt fjell i sentrum.

Cassini bekreftet også tilstedeværelsen av vann på Enceladus, Saturns sjette iskalde måne, 500 km i diameter, som er i bane-resonans med Dione.

Enceladus, den iskalde månen til Saturn som huser et hav inne. Cassini-sondebilde. Kilde: Wikimedia Commons. NASA / JPL / Space Science Institute / Public domain.

Enceladus 'vann er varmt, og planeten er full av geysirer og fumaroler som driver bort vanndamp og organiske forbindelser, og det er grunnen til at mange tror at det kan huse liv.

Om Iapetus, en annen av Saturns store satellitter, avslørte Cassini-bilder en mørklagt side, hvis opprinnelse fremdeles er ubestemt.

referanser

1. Månedens himmel. Konjunksjoner og opposisjoner eksterne planeter. Gjenopprettet fra: elcielodelmes.com.
2. Maran, S. Astronomy for Dummies.
3. GRYTE. Cassini oppdrag. Gjenopprettet fra: solarsystem.nasa.gov.
4. Powell, M. The Naked Eye Planets in the Night Sky (og hvordan du kan identifisere dem). Gjenopprettet fra: nakedeyeplanets.com.
5. Seeds, M. 2011. Solar System. Syvende utgave. Cengage Learning.
6. Wikipedia. Planetarisk ring. Gjenopprettet fra: es.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Saturn (planet). Gjenopprettet fra: es.wikipedia.org.
8. Wikipedia. Saturn (planet). Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org.