Сатурн — шестата планета от Слънчевата система с 82 луни и ярки пръстени

Сатурн е плосък сфероид, което означава, че е сплескан в областта на полюсите, а около екватора се издува. Екваториалният диаметър на планетата е 120 536 км, а полярният (разстоянието от северния до южния полюс) е 108 728 км; разликата е 9%. Сатурн има сплескана форма поради много бързото си въртене - веднъж на всеки 10,8 часа.

Сатурн е единствената планета в Слънчевата система, чиято плътност е по-малка от тази на водата. Въпреки че ядрото на планетата е много плътно, тя има газообразна атмосфера, така че средната специфична плътност на планетата е 0,69 g/cm³ . Това означава, че ако Сатурн бъде поставен в голям басейн с вода, той ще плува.

Атмосфера

Външната част на атмосферата на Сатурн е съставена от около 96% водород, 3% хелий, 0,4% метан и 0,01% амоняк. Съществуват и много малки количества ацетилен, етан и фосфин.

Облаците на Сатурн имат ивичест рисунък, подобен на облачните ивици, които се наблюдават на Юпитер. Облаците на Сатурн са много по-слаби и лентите са по-широки на екватора. Най-ниският облачен слой на Сатурн е съставен от воден лед и е с дебелина около 10 km. Температурата тук е доста ниска - 250 K (-10°F, -23°C). Учените обаче не са единодушни по този въпрос. Слой над него, с дебелина около 77 km (48 мили), е съставен от амониево-сулфиден лед, а над него има слой от амонячни ледени облаци с дебелина 80 km (50 мили). Най-високият слой е съставен от водородни и хелиеви газове, който се простира между 200 km (124 мили) и 270 km (168 мили) над върховете на водните облаци. Известно е, че полярни сияния се образуват и в мезосферата на Сатурн. Температурата на върховете на облаците на Сатурн е изключително ниска - 98 K (-283 °F, -175 °C). Температурите във вътрешните слоеве са много по-високи от тези на външните слоеве поради топлината, произвеждана от вътрешността на Сатурн. Ветровете на Сатурн са едни от най-бързите в Слънчевата система и достигат 1800 км/ч (1118 мили в час), десет пъти по-бързо от ветровете на Земята.

Бури и петна

Известно е също, че атмосферата на Сатурн образува облаци с овална форма, подобни на по-ясните петна, наблюдавани на Юпитер. Тези овални петна са циклонични бури, същите като циклоните, наблюдавани на Земята. През 1990 г. космическият телескоп "Хъбъл" откри много голям бял облак близо до екватора на Сатурн. Бури като тази през 1990 г. са известни като Големите бели петна. Тези уникални бури съществуват само за кратко време и се случват само на всеки 30 земни години, по време на лятното слънцестоене в Северното полукълбо. Големи бели петна са открити и през 1876 г., 1903 г., 1933 г. и 1960 г. Ако този цикъл продължи, друга буря ще се образува около 2020 г.

Космическият апарат "Вояджър 1" открива шестоъгълна облачна картина близо до северния полюс на Сатурн на около 78° с.ш. По-късно сондата Касини-Хюйгенс го потвърждава през 2006 г. За разлика от северния полюс, на южния полюс не се наблюдава шестоъгълна облачна черта. Сондата също така откри ураганоподобна буря, заключена към южния полюс, която ясно показваше очна стена. До това откритие очните стени са били наблюдавани само на Земята.

Интериор

Вътрешността на Сатурн е подобна на тази на Юпитер. В центъра му има малко скалисто ядро с размерите на Земята. То е много горещо; температурата му достига 15 000 K (26 540 °F (14 727 °C)). Сатурн е толкова горещ, че отдава в космоса повече топлинна енергия, отколкото получава от Слънцето. Над него се намира по-дебел слой от метален водород, дълбок около 30 000 km (18 641 мили). Над този слой се намира област от течен водород и хелий. Ядрото е тежко, с около 9 до 22 пъти по-голяма маса от тази на земното ядро.

Магнитно поле

Сатурн има естествено магнитно поле, което е по-слабо от това на Юпитер. Подобно на земното, полето на Сатурн е магнитен дипол. Полето на Сатурн е уникално с това, че е напълно симетрично, за разлика от всяка друга известна планета. Това означава, че полето е точно в съответствие с оста на планетата. Сатурн генерира радиовълни, но те са твърде слаби, за да бъдат засечени от Земята. Луната Титан обикаля във външната част на магнитното поле на Сатурн и излъчва плазма към полето от йонизираните частици в атмосферата на Титан.

Средното разстояние, на което Сатурн се намира от Слънцето, е над 1 400 000 000 км, което е около девет пъти повече от разстоянието от Земята до Слънцето. Обиколката на Сатурн около Слънцето отнема 10 759 дни, или около 29,8 години. Това е известно като орбитален период на Сатурн.

"Вояджър 1" измерва, че въртенето на Сатурн е 10 часа и 14 минути на екватора, 10 часа и 40 минути по-близо до полюсите и 10 часа и 39 минути и 24 секунди във вътрешността на планетата. Това е известно като период на въртене.

Касини измери, че въртенето на Сатурн е 10 часа 45 минути 45 секунди ± 36 секунди. Това е с около шест минути, или един процент, повече от периода на въртене, измерен от космическите апарати "Вояджър 1" и "Вояджър 2", които прелетяха край Сатурн през 1980 и 1981 г.

Периодът на въртене на Сатурн се изчислява по скоростта на въртене на радиовълните, излъчвани от планетата. Космическият апарат "Касини-Хюйгенс" откри, че радиовълните се забавят, което предполага, че периодът на въртене се е увеличил. Тъй като учените не смятат, че въртенето на Сатурн действително се забавя, обяснението може да се крие в магнитното поле, което предизвиква радиовълните.

Сатурн е най-известен със своите планетни пръстени, които лесно се виждат с телескоп. Съществуват седем пръстена: A, B, C, D, E, F и G. Те са наречени по реда, по който са открити, което е различно от реда им от планетата. От планетата пръстените са: D, C, B, A, F, G и E.

Учените смятат, че пръстените са материал, останал след разпадането на луната. Нова идея гласи, че това е била много голяма луна, по-голямата част от която се е разбила в планетата. Това е оставило голямо количество лед, от който са се образували пръстените, а също и някои от луните, като Енцелад, за които се смята, че са изградени от лед.

История

Пръстените са открити за първи път от Галилео Галилей през 1610 г. с помощта на неговия телескоп. За Галилео те не изглеждат като пръстени, затова ги нарича "дръжки". Той смятал, че Сатурн е три отделни планети, които почти се допират една до друга. През 1612 г., когато пръстените били обърнати с лице към Земята, пръстените изчезнали, след което се появили отново през 1613 г., което още повече объркало Галилей. През 1655 г. Кристиан Хюйгенс е първият човек, който признава, че Сатурн е заобиколен от пръстени. Използвайки много по-мощен телескоп от този на Галилей, той забелязва, че Сатурн "е заобиколен от тънък, плосък пръстен, който никъде не се допира...". През 1675 г. Джовани Доменико Касини открива, че пръстените на планетата всъщност са съставени от по-малки пръстени с пролуки. Най-голямата пролука на пръстена по-късно е наречена Разделението на Касини. През 1859 г. Джеймс Клерк Максуел показва, че пръстените не могат да бъдат твърди, а са изградени от малки частици, всяка от които обикаля около Сатурн самостоятелно, в противен случай тя би станала нестабилна или би се разпаднала. През 1895 г. Джеймс Килър изследва пръстените с помощта на спектроскоп, което доказва теорията на Максуел.

Физически характеристики

Пръстените са разположени на разстояние от 6 630 км до 120 700 км над екватора на планетата. Докато екваториалната обиколка на Сатурн е 378 675 км (235 298 мили). както е доказано от Максуел, въпреки че пръстените изглеждат твърди и непрекъснати, когато се гледат отгоре, пръстените са изградени от малки частици скала и лед. Дебелината им е само около 10 m (33 фута); съставени са от силициева скала, железен оксид и ледени частици. Най-малките частици са само прашинки, докато най-големите са с размерите на къща. Пръстените C и D също изглежда имат "вълна" в себе си, подобно на вълните във водата. Тези големи вълни са високи 500 м, но се движат бавно само на около 250 м всеки ден. Някои учени смятат, че вълната е причинена от луните на Сатурн. Друга идея е, че вълните са причинени от комета, която се е ударила в Сатурн през 1983 или 1984 г.

Най-големите празнини в пръстените са разделението Касини и разделението Енке, които се виждат от Земята. Дивизията Касини е най-голямата и е широка 4800 km. Въпреки това, когато през 1980 г. космическите апарати "Вояджър" посещават Сатурн, те откриват, че пръстените са сложна структура, съставена от хиляди тънки пролуки и пръстени. Учените смятат, че това се дължи на гравитационната сила на някои от луните на Сатурн. Малката луна Пан обикаля във вътрешността на пръстените на Сатурн, създавайки пролука в пръстените. Други пръстени запазват структурата си благодарение на гравитационната сила на пастирските спътници, като Прометей и Пандора. Други празнини се образуват поради гравитационната сила на голяма луна, която е по-далеч. Луната Мимас е отговорна за изчистването на празнината на Касини.

Последните данни от космическия апарат "Касини" показват, че пръстените имат собствена атмосфера, независима от атмосферата на планетата. Атмосферата на пръстените се състои от газообразен кислород, който се образува, когато ултравиолетовата светлина на Слънцето разрушава водния лед в пръстените. Между ултравиолетовата светлина и водните молекули също протича химическа реакция, при която се образува водороден газ. Кислородната и водородната атмосфера около пръстените са разположени на много големи разстояния. Освен кислороден и водороден газ пръстените имат и тънка атмосфера, съставена от хидроксид. Този анион е открит от космическия телескоп "Хъбъл".

Спици

Космическата сонда "Вояджър" откри особености с формата на лъчи, наречени спици. По-късно те са забелязани и от телескопа "Хъбъл". Сондата "Касини" засне спиците през 2005 г. Те се виждат като тъмни, когато са под слънчева светлина, и изглеждат светли, когато са срещу неосветената страна. Първоначално се смяташе, че спиците са изградени от микроскопични прахови частици, но нови доказателства показват, че те са от лед. Те се въртят едновременно с магнитосферата на планетата, поради което се смята, че имат връзка с електромагнетизма. Все още обаче не е известно какво причинява образуването на спиците. Изглежда, че те имат сезонен характер, като изчезват по време на слънцестоене и се появяват отново по време на равноденствие.

Сатурн има 53 луни и още 29, които все още се изучават. Много от луните са много малки: 33 са с диаметър по-малък от 10 км, а 13 луни са с диаметър по-малък от 50 км. Седем луни са достатъчно големи, за да представляват почти съвършена сфера, причинена от собствената им гравитация. Тези луни са Титан, Рея, Япет, Дион, Тетис, Енцелад и Мимас. Титан е най-голямата луна, по-голяма от планетата Меркурий, и е единствената луна в Слънчевата система, която има гъста и плътна атмосфера. Хиперион и Фийби са следващите по големина луни, с диаметър по-голям от 200 км (124 мили).

През декември 2004 г. и януари 2005 г. спътник на човека, наречен "Касини-Хюйгенс", направи много снимки на Титан отблизо. Една част от този спътник, известна като сондата Хюйгенс, след това кацна на Титан, на сушата. Наречена на името на холандския астроном Кристиан Хюйгенс, тя е първият космически апарат, който каца във външната част на Слънчевата система. Сондата беше проектирана да плава, в случай че се приземи в течност. Батериите ѝ издържаха около 3 часа, преди да се изтощят. Енцелад, шестата по големина луна, е с диаметър около 500 км (311 мили). Тя е един от малкото обекти от външната Слънчева система, които показват вулканична активност. През 2011 г. учените откриха електрическа връзка между Сатурн и Енцелад. Тя се дължи на йонизирани частици от вулканите на малката луна, които взаимодействат с магнитните полета на Сатурн. Подобни взаимодействия предизвикват северното сияние на Земята.

Сатурн е изследван за първи път от космическия апарат "Пионер 11" през септември 1979 г. Той прелетя на 20 000 км над облачните върхове на планетата. Той направи снимки на планетата и няколко от нейните луни, но те бяха с ниска разделителна способност. Той откри нов тънък пръстен, наречен пръстен F. Той също така откри, че тъмните пролуки на пръстена изглеждат светли, когато се гледат към Слънцето, което показва, че пролуките не са празни от материал. Космическият апарат измери температурата на луната Титан.

През ноември 1980 г. "Вояджър 1" посещава Сатурн и прави снимки с по-висока резолюция на планетата, пръстените и луните. На тези снимки се виждат особеностите на повърхността на луните. Вояджър 1 се приближи до Титан и получи много информация за неговата атмосфера. През август 1981 г. "Вояджър 2" продължи да изучава планетата. Снимките, направени от космическата сонда, показаха, че в пръстените и атмосферата настъпват промени. Космическият апарат "Вояджър" откри редица луни, които обикалят близо до пръстените на Сатурн, както и откри нови пролуки в пръстените.

На 1 юли 2004 г. сондата "Касини-Хюйгенс" навлиза в орбита около Сатурн. Преди това тя прелетя в близост до Феб, като направи снимки с много висока резолюция на повърхността му и събра данни. На 25 декември 2004 г. сондата "Хюйгенс" се отделя от сондата "Касини", след което се спуска към повърхността на Титан и каца там на 14 януари 2005 г. Тя кацна върху суха повърхност, но установи, че на луната съществуват големи течни тела. Сондата "Касини" продължи да събира данни от Титан и редица ледени луни. Тя откри доказателства, че на луната Енцелад има вода, която изригва от гейзерите ѝ. През юли 2006 г. "Касини" доказа също, че на Титан има въглеводородни езера, разположени близо до северния му полюс. През март 2007 г. тя откри голямо въглеводородно езеро с размерите на Каспийско море близо до северния му полюс.

От началото на 2005 г. "Касини" наблюдава мълнии в Сатурн. Силата на мълниите е измерена като 1000 пъти по-мощна от тази на Земята. Астрономите смятат, че наблюдаваните на Сатурн мълнии са най-силните, наблюдавани някога.

• Списък на планетите