SATURN: EGENSKABER, SAMMENSÆTNING, BANE, STRUKTUR - ARTE - 2025

Saturn er den næststørste planet i solsystemet efter Jupiter. Det er kendt for sit ringsystem og hører til planeterne kaldet Jovians, som er placeret efter asteroidebæltet, der adskiller dem fra de stenede planeter.

Galileo, der er kendt siden oldtiden, da det er en af ​​de 5 planeter, der er synlig for det blotte øje og længst fra dem, var den første, der observerede det med et teleskop i 1610. Selvom han bemærkede deformationen forårsaget af ringene, gjorde instrumentets manglende opløsning ikke tilladt ham at skelne dens form.

Den gasformige planet Saturn sammenlignet med Jorden, 95 gange mindre. Kilde: Saturn-billede: NASA / JPL / Space Science Institute Jordbillede: NASA / Apollo 17 crew / Public domain.

Det var år senere, i 1659, at Christian Huygens passende beskrev de berømte ringe. En kort tid senere indså den italienske astronom Giovanni Cassini, at ringene havde en division, som nu kaldes Cassini-divisionen.

Selvom astronomer fra antikken ikke kunne detaljeret ringsystemet, må den allerede storslåede udsigt over planeten have imponeret dem nok til at give den navne som "Alap Sahmas" (solens stjerne) for kaldeerne, "Phaenon" (lyse som Sol) for grækerne eller "Khima" (ansvarlig for den universelle oversvømmelse) for hebreerne.

De gamle romere forbandt planeten med den græske gud Cronos, fader til Zeus, som de kaldte Saturn. Til ære for denne guddom blev festivalerne kaldet Saturnalia fejret i december, som de gamle kristne senere forbandt med julen.

Andre gamle kulturer som hinduer, kinesere og mayaer har også observationer af planeten i deres optegnelser. For mayaerne var datoerne for sammenhængen mellem Saturn, Jupiter og Mars festlige.

Generelle egenskaber ved Saturn

Saturn er ikke så stor som Jupiter, den er kun en tredjedel af dens masse, mens dens radius er 16% mindre.

Det er den mindst tætte af planeterne; ved 687 kg / m ³ kunne det flyde på vand, hvis der var et hav stort nok til at indeholde det. Det er hovedsageligt sammensat af brint og helium, de kendte letteste elementer, selvom det indeholder andre i en meget mindre andel.

Saturn har sit eget magnetfelt, mindre intens end Jupiters, men meget mere end Jordens, med den magnetiske akse parallelt med rotationsaksen. Derfor er auroras almindelige i form af koncentriske cirkler lige i hver polar region. Disse dannes ved bevægelse af elektrisk ladede partikler i midten af ​​planetens intense magnetfelt.

Et andet karakteristisk træk ved Saturn er den varme, den udledes ud i rummet, og som udstråler næsten to gange den energi, den modtager fra solen. Saturns indre er meget varmt, og forskere mener, at det skyldes kondensationen af ​​flydende brint ved højt tryk..

Trykket inde i Saturn er en million gange større end Jordens atmosfæriske tryk. De flydende hydrogendråber drager fart, når de rejser mod midten af ​​planeten og producerer varme.

Flydende brint opfører sig som et metal og er ikke kun ansvarlig for den udstrålede varme, men for dynamoeffekten, der skaber magnetfeltet.

Saturns atmosfære ligner Jupiters atmosfære med et lignende mønster af lyse og mørke bånd. Skyerne består af krystaller af ammoniak, vand og ammoniumhydrosulfid.

Der er stærk vind og lejlighedsvis storm, der varer i måneder på Jorden. Ækvatorialvind på Saturn kan nå 500 m / s.

Resumé af planetens vigtigste fysiske egenskaber

-Masse: 5,69 x 10 ²⁶ kg.

-Ekvatorial radius: 6,0 x 10 ⁴ km

-Polar radius: 5,4 x 10 ⁴ km

-Form: flad.

-Gennemsnitlig afstand til solen: 1,4 x 10 ⁹ km

- Hældning af bane: 2,5º med hensyn til ekliptikeren.

-Temperatur: mellem -139 og -189 ºC.

-Gravitet: 10,4 m / s ²

-Eget magnetfelt: Ja.

-Atmosfære: Ja, mest brint.

-Tæthed: 687 kg / m ³

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

-Ringer: Ja, et komplekst system.

Saturns ringe

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

Ringerne er kendetegnende for Saturn, fordi selvom de andre gasgiganter også besidder dem, er de uden tvivl de mest spektakulære på denne planet.

Ringerne er hovedsageligt sammensat af is og klipper og holdes i form takket være tyngdekraften fra nogle specialiserede satellitter: hyrdesatellitter.

Illustration af Saturns ringe

Til at begynde med troede astronomer på grund af manglende opløsning i deres teleskoper, at ringene dannede en kontinuerlig skive af materie rundt om planeten. Under alle omstændigheder er tykkelsen på systemet højst sandsynligvis knap en kilometer og kan være meter i nogle regioner.

Den italienske astronom Giovanni Cassini var den første, der bemærkede eksistensen af ​​en skillelinje mellem dem, omkring 1675.

År senere påpegede den franske matematiker Pierre de Laplace, at der faktisk var adskillige tynde ringe. Til sidst byggede James Clerk Maxwell en model, hvor han foreslog, at ringene var sammensat af mange partikler, hver efter en uafhængig bane.

Astronomer adskiller ringe med bogstaver i alfabetet. De 7 vigtigste og lyseste ringe er A, B, C og D, mens E, F og G er lysere.

Der er også tusinder af svagere ringe. Den palest og yderste blev fundet med et infrarødt teleskop og kaldes Phoebe's ring.

Kunstner gengivelse viser ringe fra Saturn og de større satellitter. Kilde: photojournal.jpl.nasa.gov.

Cassinis opdeling adskiller ring A fra ring B, men i samme ring A er der et mørkt område kaldet Encke-divisionen, vedligeholdt af en af ​​Saturns satellitter: Pan. I regionen er der også en ekstremt tynd ring.

Der er opdelinger med forskellige bredder, også opkaldt efter berømte astronomer: Colombo, Huygens, Maxwell og Keeler.

Ringenes oprindelse

Ringerne er sammensat af partikler, der strækker sig i størrelse fra et sandkorn (mikron) til enorme klipper, der er ti meter lange, men astronomer er enige om, at de ikke stammer fra på samme tid som planeten, men for nylig.

De vigtigste ringe A, B og C anslås at være sandsynligvis et par hundrede millioner år gamle, og det er meget lidt astronomisk set. Forskere er sikre på, at alle planeter i solsystemet dannede på samme tid, for omkring 4,6 milliarder år siden.

Materialet, der udgør ringene, kunne være kommet fra en komet, en meteor eller en måne, fragmenteret på grund af planetens tyngdekraft. Under alle omstændigheder er det ikke resterne af planetens dannelse.

Bestemt er ringernes oprindelse i øjeblikket usikker, men den generelle enighed er, at de er temmelig ustabile, så så hurtigt som de dannede sig, kan de forsvinde i løbet af nogle få millioner år.

Oversættelsesbevægelse

Saturns bane. Den gennemsnitlige afstand mellem Saturn og Solen er mere end 1.400.000.000 km (9 AU). Med en gennemsnitlig orbitalhastighed på 9,69 km / s har Saturn brug for 10.759 jorddage for at gå rundt om solen. Kilde: Todd K. Timberlake forfatter af Easy Java Simulation = Francisco Esquembre / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses /by-sa/3.0)

Saturn tager 29 år og 167 dage at rejse sin bane rundt om solen. Nøjagtigt er Saturn og Jupiter i orbital resonans, da der er gravitationsinteraktion mellem dem. Naturligvis er solens tiltrækning meget større, men Jupiters indflydelse påvirker også.

Når der er orbital resonans mellem astronomiske objekter, opretholder deres orbitalperioder en vis andel, altid med et lille antal. I tilfælde af Saturn-Jupiter roterer sidstnævnte 5 omdrejninger for hver 2 omgange af Saturn, og denne resonans anses for at have stabiliserende virkninger for bane af begge planeter.

Den orbitalresonans, der opstår mellem partiklerne, der udgør Saturns ringe og satellitterne, der kredser mellem dem, har en kraftig effekt på ringenes struktur, for eksempel eksistensen af ​​Cassini-opdelingen.

Saturn er planeten i solsystemet med det største antal satellitter, 6 af dem har beslægtede orbitalperioder, lad os se:

-Mimas og Tethys, i forholdet 1: 2. I 1 drejning af Mimas drejer Tethys 2 gange.

-Encélado og Dione i relation 1: 2.

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

Endelig bemærkes det, at 85% af solsystemets vinkelmoment er koncentreret i Jupiter og Saturn, de to største planeter, i modsætning til Solen, som til trods for at have den højeste masseprocent har lidt vinkelmoment.

Systemets vinkelmoment er en interessant fysisk mængde, fordi det bevares i fravær af eksterne interaktioner. For at der kan ske en ændring, kræves et nettomoment indefra.

Saturn bevægelsesdata

Følgende data beskriver kort bevægelse fra Saturn:

-Man kredsløbets radius: 1,43 x 109 km

- Hældning af bane: 2,5º i forhold til ekliptikens plan

-Exentricitet: 0,056

- Gennemsnitlig orbitalhastighed: 9,6 km / s

- Overførselsperiode : 29,46 år

- Rotationsperiode: 10,66 timer

Hvornår og hvordan man observerer Saturn

Planeten Saturn betragtes som en overlegen planet, da dens bane er uden for Jorden. De højere planeter er Jupiter, Saturn, Uranus og Neptune. Tværtimod kaldes planeter, hvis bane nærmest Solen er ringere planeter: Merkur og Venus.

Det bedste tidspunkt at observere en overlegen planet er, når Jorden kommer mellem den og Solen. På den anden side er det vanskeligere at se, når den er i forbindelse, da den er længere væk fra Jorden og tæt på Solen, som skjuler den. Situationen er grafisk beskrevet i følgende billede:

Modstand og sammenhæng mellem en ydre planet. Kilde: Maran, S. Astronomy for Dummies.

Et af hovedmålene for enhver himmelobservatør er naturligvis at se ringe, som et lille teleskop er nok til. Men det er nødvendigt at tage højde for, at ringene undertiden er i kant med hensyn til Jorden og derfor er usynlige.

Vinklen, hvorpå ringene ses, ændres over 30 år, hvilket er det tidspunkt, hvor Saturn kredser rundt solen.

De næste modsætninger af Saturn er:

-2020: 20. juli

-2021: 2. august

-2022: 14. august

-2023: 27. august

-2024: 8. september

-2025: 21. september

Roterende bevægelse

Saturn tager i gennemsnit 10,66 timer at gennemføre en omdrejning på sin egen rotationsakse, skønt ikke alle dens zoner roterer med samme hastighed. F.eks. Ved ækvator er rotationshastigheden 10,25 timer, mens det inden for planeten er cirka 10,65 timer.

Dette fænomen er kendt som differentiel rotation, og det skyldes, at planeten ikke er solid, som vi har sagt. Også på grund af dens flydende-gasformige natur oplever planeten deformation på grund af rotationsbevægelsen og bliver fladt ved polerne.

Sammensætning

Saturns sammensætning er grundlæggende den samme som Jupiter og de andre gasformige planeter: brint og helium, kun at på Saturn er andelen af ​​brint højere i betragtning af den lave tæthed.

Da Saturn dannede sig i det ydre område af tågen, som stammer fra solsystemet, var planeten i stand til at vokse hurtigt og fange en stor mængde brint og helium, der var til stede i tågen.

På grund af det enorme tryk og temperaturer, der stiger, når du går dybere, omdannes det molekylære brint på overfladen til metallisk brint.

Selvom planeten er gasformig, er der en mindre andel af tungere elementer i dens kerne, som i det mindste delvis er stenet, såsom magnesium, jern og silicium.

Ud over disse elementer bugner forskellige typer is, såsom ammoniak, vand og methan, som har en tendens til at samle sig mod planetens centrum, som er ved høj temperatur. Af denne grund er materialet faktisk flydende snarere end luftformigt.

Saturns skyer består af ammoniak og vandis, mens der i atmosfæren ud over disse stoffer er opdaget acetylen, metan, propan og spor af andre gasser.

Intern struktur

Saturns interne og eksterne struktur. Kilde: Kelvinsong / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Skønt domineret af brint og helium menes Saturn at indeholde en stenet kerne i naturen. Under dannelsen af ​​solsystemets planeter kondenserede gasser omkring denne kerne i en hurtig proces, der gjorde det muligt at vokse hurtigt.

Saturns kerne indeholder som sagt klipper og flygtige elementer og forbindelser omgivet af et lag flydende brint. Forskere estimerer, at denne kerne er mellem 9 og 22 gange større end Jorden: ca. 25.000 km i radius.

Dette lag med flydende brint er igen omgivet af lag flydende brint og helium, som til sidst bliver gasformige i de yderste lag. Frenkel-linjen er en termodynamisk grænse, der adskiller den gasformige væske fra væsken.

Saturns naturlige satellitter

I henhold til de seneste tællinger har Saturn 82 udpegede satellitter og et væld af mini-måner, der stadig mangler det. Dette gør Saturn til planeten med de fleste satellitter til dato.

Saturns satellitsystem er meget komplekst; for eksempel er de kendt for at have en direkte handling på ringene: hyrdesatellitter.

Derudover er der trojanske satellitter, som forbliver i en stabil bane 60º foran eller bag andre satellitter. F.eks. Er månerne Telesto og Calypso trojanere fra Thetys, en af ​​Saturns store satellitter.

De største satellitter i Saturn er Titan, Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea, Hyperion, Iapetus og Phoebe. Disse satellitter har været kendt siden før rummissioner, men forskningsundersøgelser til Saturn har opdaget mange flere.

Til venstre Mimas og et stort slagkrater. Til højre overfladen af ​​Titan. Begge billeder kommer fra Cassini-sonden. Kilde: Wikimedia Commons.

Den største af alle månerne i Saturn er Titan, der også har sin egen atmosfære og er den næststørste i hele solsystemet efter Ganymedes, Jupiters store måne. Titan er endnu større end Mercury.

På den anden side er Enceladus, Saturns sjette måne i størrelse, en enorm snebold med en overraskelse: dens kerne er dækket af et hav af varmt flydende vand.

Saturn og Titan, dets vigtigste satellit

En mærkelig kendsgerning blandt månerne fra Saturn er, at der er satellitter, hvis baner er de samme, men de formår ikke at kollidere. Den mest bemærkelsesværdige af disse coorbital satellitter er Janus og Epimetheus.

Ikke alle måner fra Saturn er sfæroidform, der er mange uregelmæssige satellitter, generelt små i størrelse og kredsløb ganske langt fra planeten.

Titan og dens atmosfære

Mosaik af infrarøde billeder af Titan, taget af Cassini-sonden i 2015. Kilde: NASA via Wikimedia Commons.

Det er den største og vigtigste af Saturns satellitter, der er synlig fra Jorden som et lille lyspunkt ved hjælp af teleskopet. Den hollandske astronom Christian Huygens var den første, der så det omkring 1655, og John Herschel, allerede i det 19. århundrede, kaldte det Titan.

Dens omtrentlige tæthed er 1,9 g / cm ^3, og selv om den indeholder en stenet kerne, er den en verden næsten udelukkende lavet af is.

Titan har en tæt atmosfære domineret af kvælstof og en lille procentdel metan samt spor af kulbrinter. Dette er en bemærkelsesværdig sjældenhed i solsystemet, da de andre satellitter mangler en atmosfære af deres egen.

Det har også oceaner og nedbør, men ikke vand, men metan. Eksistensen af ​​denne forbindelse er blevet kendt siden midten af ​​det 20. århundrede takket være spektroskopien udført af astronomen Gerard Kuiper. Senere bekræftede Voyager-sonden denne opdagelse.

Det interessante ved Titan er, at der er påvist mange organiske forbindelser der, ud over metan, som er forløbere for livet. Mekanismen, hvormed Titan erhvervede denne særegne atmosfære, er stadig ukendt, men det er af stor interesse, da overflod af kulbrinter er meget større end Jordens.

Som en del af Cassini-missionen til Saturn lykkedes det Huygens-sonden at lande på Titans overflade og fandt en frosset overflade, men fuld af landformer.

Selvom Titan nyder en varieret geologi og klima, er det en uvelkomne verden for mennesker. Dens atmosfære er meget dynamisk; F.eks. Er det kendt, at vinde med høj hastighed blæser, langt bedre end de største landbaserede orkaner.

Missioner til Saturn

Pioneer 11

Det blev lanceret af NASA i 1973 og nåede Saturns bane nogle år senere, i 1979. Denne mission fandt billeder med lav opløsning og fandt også ukendte satellitter og ringe, der aldrig blev set fra Jorden.

Sonden blev endelig beskæftiget i 1995, men bærer pladen med den berømte besked oprettet af Carl Sagan og Frank Drake, i tilfælde af at fremmede navigatører mødte den.

Voyager

Denne mission bestod af lanceringen af ​​to sonder: Voyager 1 og Voyager 2.

Selv om Voyager 1 blev udtænkt for at nå Jupiter og Saturn, har den allerede overskredet solsystemets begrænsninger og trådt ind i det interstellare rum i 2012. Blandt dets vigtigste fund er bekræftelsen af, at Titans atmosfære eksisterer, samt vigtige data af Saturns atmosfære og ringsystemet.

Voyager 2 indsamlede oplysninger om Saturns atmosfære, atmosfærisk tryk og adskillige billeder i høj kvalitet. Efter at have besøgt Saturn nåede sonden Uranus og Neptune, hvorefter den gik ind i det interstellare rum, ligesom søsterens sonde gjorde.

Cassini

Cassini-missionen var et fælles projekt mellem NASA, Det Europæiske Rumfartsagentur og det italienske rumfartsagentur. Det blev lanceret i 1997 fra Cape Canaveral, og dets mål var at studere planeten Saturn og dens satellitsystem.

Sonden nåede Saturn i 2004 og formåede at kredse planeten 294 gange indtil 2017, da den løb tør for brændstof. Proben blev derefter bevidst nedsænket i Saturn for at forhindre, at den styrtede ned i en af ​​satellitterne og således undgik radioaktiv forurening.

Cassini bar Huygens-sonden, den første menneskeskabte genstand, der landede på en verden ud over asteroidebæltet: Titan, Saturns største satellit.

Huygens bidrog med billeder af Titans landskab samt ringenes struktur. Det fik også billeder af Mimas, en anden satellit af Saturn, der græsser ringe. De viser det enorme Herschel-krater med et kæmpe bjerg i centrum.

Cassini bekræftede også tilstedeværelsen af ​​vand på Enceladus, Saturns sjette iskaldte måne, 500 km i diameter, som er i kredsløbsmæssig resonans med Dione.

Enceladus, den iskaldte måne af Saturn, der huser et hav inde. Cassini-sonde-billede. Kilde: Wikimedia Commons. NASA / JPL / Space Science Institute / Public domain.

Enceladus 'vand er varmt, og planeten er fuld af gejsere og fumaroler, der uddriver vanddamp og organiske forbindelser, og det er derfor, mange tror, ​​at det kunne have plads til liv.

Om Iapetus, en anden af ​​Saturns store satellitter, afslørede Cassini-billeder en mørklagt side, hvis oprindelse stadig er ubestemt.

Referencer

1. Månedens himmel. Konjunktioner og modsætninger eksterne planeter. Gendannes fra: elcielodelmes.com.
2. Maran, S. Astronomy for Dummies.
3. GRYDE. Cassini-missioner. Gendannes fra: solarsystem.nasa.gov.
4. Powell, M. De nakne øje-planeter i nattehimmelen (og hvordan man identificerer dem). Gendannes fra: nakedeyeplanets.com.
5. Seeds, M. 2011. Solar System. Syvende udgave. Cengage Learning.
6. Wikipedia. Planetarisk ring. Gendannet fra: es.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Saturn (planet). Gendannet fra: es.wikipedia.org.
8. Wikipedia. Saturn (planet). Gendannet fra: en.wikipedia.org.