Сравнение с другими планетами. Характеристики планеты. Движение и наблюдения. Теория происхождения. Строение и состав атмосферы. Магнитное и гравитационное поле. Система колец. Влияние спутников на систему колец. Орбиты крупнейших спутников.

1. Сатурн
Зеленоградский клуб
любителей астрономии zelobservatory.ru

2. Общие характеристики.
Движение и наблюдения.
Теория происхождения.
Строение и состав атмосферы.
Магнитное поле.
Система колец.
zelobservatory.ru

3. Общие характеристики.
Движение и наблюдения.
Теория происхождения.
Строение и состав атмосферы.
Магнитное поле.
Система колец.
zelobservatory.ru

4. В сравнении
6-я планета Солнечной системы, и 2-я по размеру
после Юпитера. Сатурн также как и Юпитер, а также
Уран и Нептун относят к газовым гигантам, а
вместе ещё и с Марсом к классу внешних планет.
zelobservatory.ru

5. Средний радиус Сатурна в 9,1 раза
больше земного.
zelobservatory.ru

6. Уникальный
Из всех планет Солнечной системы Сатурн обладает наибольшим
сжатием, порядка 10%. Поэтому он видится нам слегка
приплюснутым.
Средняя плотность Сатурна меньше средней плотности воды, что
делает его единственным в своем роде. То есть, если бы
существовал такой гигантский океан, в который можно было бы
положить Сатурн, то он бы плавал на поверхности этого океана.
zelobservatory.ru

7. Красивый
Бледно-голубая точка – Наш Дом, планета Земля
Особый интерес вызывает масштабная и
выразительная система колец Сатурна.
Затмение Солнца Сатурном.
Фото АМС «Кассини» с расстояния 2,2 млн. км, 15 сентября 2006 г. zelobservatory.ru

8. Общие характеристики
Среднее расстояние от Солнца - 9,58 а.е.
(или 1 433 531 000 км),
а расстояние до Земли меняется
от 1,3 до 1,6 млрд. км.
Наклон оси вращения примерно 26,7⁰;
Двигаясь со средней скоростью 9,7 км/с,
Сатурн обращается вокруг Солнца за 29,5 лет,
(или 10 759 дней).
Один оборот вокруг оси Сатурн совершает
за 10 часов, 34 минуты и 13 секунд;
Экваториальный радиус планеты - 60 300 км,
полярный радиус - 54 000 км;
Масса планеты в 95 раз
превышает массу Земли.
Вокруг Сатурна на 2012 год
вращается 62 спутника.
zelobservatory.ru

9. Имя
«Сатурн» назван в честь римского бога
Сатурна, аналога греческого Кроноса
(Титана, отца Зевса) и вавилонского
Нинурты.
Но имя «Сатурн», как и Юпитера можно
встретить и в современности.
Это удивительно, но сегодня живёт много
людей, которые Сатурн знают совсем не
по названию планеты, т.е. они даже не
знают, что есть такая планета!
zelobservatory.ru

10. А например, автомобили этой марки!
zelobservatory.ru
zelobservatory.ru

11. Кто-то ещё помнит, что была такая ракета-носитель «Сатурн 5»,
доставлявшая на орбиту Земли астронавтов, лунный и командный
модули в рамках проекта «Аполлон» и «Скайлэб»…
zelobservatory.ru

12. Это и российская футбольная
команда существующая с 1946 года!
Сатурн (Saturn Award) – это
также американская
кинопремия в жанре
фантастических фильмов.
zelobservatory.ru

13. Общие характеристики.
Движение и наблюдения.
Теория происхождения.
Строение и состав атмосферы.
Магнитное поле.
Система колец.
zelobservatory.ru

14. Средние века и эпоха возрождения
Впервые наблюдая Сатурн через телескоп
в 1609-1610 годах, Галилео Галилей
заметил, что Сатурн выглядит не как
единое небесное тело, а как три тела,
почти касающихся друг друга, и высказал
предположение, что это два крупных
«компаньона» (спутника) Сатурна.
Два года спустя Галилей повторил
наблюдения и, к своему изумлению, не
обнаружил спутников.
Зарисовки Галилея zelobservatory.ru

15. В 1659 году Гюйгенс, с помощью
более мощного телескопа, выяснил,
что «компаньоны» - это на самом
деле тонкое плоское кольцо,
опоясывающее планету и не
касающееся её.
Христиан Гюйгенс
Гюйгенс также открыл
самый крупный спутник
Сатурна - Титан. Зарисовки Гюйгенса
zelobservatory.ru

16. Начиная с 1675 года изучением планеты
занимался Джованни Кассини.
Он первым заметил, что кольцо состоит
из двух колец, разделённых чётко
видимым зазором - щелью Кассини
(деление Кассини).
Также Кассини открыл ещё несколько
крупных спутников Сатурна.
Джованни Доминико Кассини
Зарисовки Кассини
zelobservatory.ru

17. Сатурн в телескоп
Слева – вид в современный телескоп,
справа – вид в телескоп времен Галилея.
zelobservatory.ru

18. Снимок с московского балкона через 300 мм телескоп-рефлектор.
Вообще, Сатурн - одна из пяти планет Солнечной системы, легко
видимых невооружённым глазом с Земли.
Видимая звёздная величина меняется в зависимости от расстояния
до Земли от +1.47 до −0.24
zelobservatory.ru

19. Покрытие и перекрытие
Достаточно зрелищным является
наблюдение покрытия диском Луны Сатурна.
Гораздо реже можно наблюдать покрытие
Марсом или Юпитером или перекрытие
Сатурном других планет.
zelobservatory.ru

20. Ось вращения Сатурна
наклонена к плоскости его
движения вокруг Солнца на
27 градусов, поэтому из года
в год вид на кольца Сатурна
меняется.
zelobservatory.ru

21. В течение 29,5 лет с Земли
кольца Сатурна дважды
видны в максимальном
раскрытии и дважды
наступают периоды, когда
Солнце и Земля находятся
в плоскости колец, и тогда
кольца либо освещаются
Солнцем "с ребра", либо
оно для земного
наблюдателя видно "с
ребра". В этот период кольца
почти совсем не видны,
что свидетельствует об их
очень малой толщине.
Последнее максимальное
раскрытие было в 2002-
2003, следующий раз
кольца Сатурна
максимально раскроются
в 2016-17 году.
zelobservatory.ru

22. Общие характеристики.
Движение и наблюдения.
Теория происхождения.
Строение и состав атмосферы.
Магнитное поле.
Система колец.
zelobservatory.ru

23. Протопланетный диск и зарождающаяся планета-гигант.
Рисунок художника
В те стародавние времена, когда
мы с вами состояли из пыли и
газа… 
zelobservatory.ru

24. Из внутренней области газопылевого протооблака сформировались
каменистые планеты, а из внешней части, в которой было, как
предполагается больше лёгких газов – сформировались планеты-
гиганты. Притом в древние времена, сотни миллионов лет назад, все
планеты гиганты имели огромные диски с кольцами, намного
превосходящие даже диск Сатурна. zelobservatory.ru

25. Общие характеристики.
Движение и наблюдения.
Теория происхождения.
Строение и состав атмосферы.
Магнитное поле.
Система колец.
zelobservatory.ru

26. Большая часть Сатурна это водород и гелий в разном состоянии.
В глубине атмосферы Сатурна растут давление и температура, и
водород постепенно переходит в жидкое состояние. На глубине
около 30 тыс. км водород становится металлическим (давление
достигает около 3 миллионов атмосфер). Циркуляция электротоков
в металлическом водороде создаёт магнитное поле (гораздо менее
мощное, чем у Юпитера). В центре планеты находится массивное
ядро из кремния.
zelobservatory.ru

27. Верхние слои атмосферы
Сатурна состоят на 94 % из
водорода (по объёму) и на
6% - из гелия (по сравнению
с 11 % в атмосфере
Юпитера).
Имеются примеси метана,
водяного пара, аммиака и
некоторых других газов.
Аммиачные облака в
верхней части атмосферы
мощнее юпитерианских.
В облаках Сатурна. Рисунок художника
zelobservatory.ru

28. Вихри и ураганы
Цвет атмосферы Сатурна непостоянен и изменения его оттенков
сегодня связывают со сменой времен года, однако пока точная
причина не установлена. На поверхности Сатурна хорошо различимы
атмосферные вихри. Однако полосы хорошо заметные на Юпитере
даже в относительно небольшой телескоп, на Сатурне не
наблюдаются и в более мощный инструмент.
zelobservatory.ru

29. В атмосфере Сатурна иногда появляются устойчивые образования,
представляющие собой сверхмощные ураганы. Аналогичные
объекты наблюдаются и на других газовых планетах Солнечной
системы (см. Большое красное пятно на Юпитере, Большое тёмное
пятно на Нептуне)
zelobservatory.ru

30. «Большое белое пятно» Сатурна
Гигантский «Большой белый овал» появляется на Сатурне примерно
один раз в 29,5 лет, в последний раз он наблюдался в 1990 году
(менее крупные ураганы образуются чаще) и первые два месяца
2010 года. Появление этого пятна пока остается тайной Сатурна.
В отличие от Юпитера атмосферные образования часто возникают и
на более высоких широтах, зафиксирован случай возникновения
пятна всего в 16 градусов от северного полюса планеты.
zelobservatory.ru

31. А теперь взглянем на полюса Сатурна
и сначала на южный…
zelobservatory.ru

32. Ураган на южном полюсеС
zelobservatory.ru

33. На южном полюсе Сатурна обнаружен самый «обычный» гигантский
атмосферный циклон. Хотя его природа и процессы протекающие
внутри сами по себе интересны для изучения. zelobservatory.ru

34. Сатурн в неоновом свете
Если южный полюс Сатурна с его вращающимся ураганом не кажется
странным, то северный полюс можно считать гораздо более
необычным…
zelobservatory.ru

35. Гексагональный ураган на северном полюсе Сатурна.
Фото АМС Кассини в ИК-диапазоне.
Облака на северном полюсе
Сатурна образуют гигантский
шестиугольник. Впервые это
обнаружено во время пролётов
Вояджера около Сатурна в 1980-х
годах, подобное явление никогда
не наблюдалось ни в одном
другом месте Солнечной системы.
Странная структура облаков показана на инфракрасном
изображении, полученном обращающимся вокруг Сатурна
космическим аппаратом Кассини в октябре 2006 года.
zelobservatory.ru

36. Изображения показывают, что шестиугольник оставался
стабильным за 20 лет после полёта Вояджера. Фильмы,
показывающие северный полюс Сатурна, демонстрируют
сохранение шестиугольной структуры облаков во время их
вращения. Отдельные облака на Земле могут иметь форму
шестиугольника, но, в отличие от них, у облачной системы на
Сатурне есть шесть хорошо выраженных сторон почти равной
длины.
Внутри этого
шестиугольника
могут поместиться
четыре Земли.
Полного
объяснения этого
явления пока нет.
И это еще одна
загадка Сатурна.
Модель иллюстрирующая
механизм урагана.
zelobservatory.ru

37. Общие характеристики.
Движение и наблюдения.
Теория происхождения.
Строение и состав атмосферы.
Магнитное поле.
Система колец.
zelobservatory.ru

38. Магнитосфера
Магнитосфера Сатурна открыта космическим аппаратом «Пионер-11»
в 1979 году. По размерам уступает только магнитосфере Юпитера.
Магнитопауза, граница между магнитосферой Сатурна и солнечным
ветром, расположена на расстоянии порядка 20 радиусов Сатурна от
его центра, а хвост магнитосферы протягивается на сотни радиусов.
zelobservatory.ru

39. Влияние Энцелада на
магнитное поле Сатурна
Магнитосфера Сатурна наполнена плазмой, продуцируемой планетой
и её спутниками. Среди спутников наибольшую роль играет Энцелад,
гейзеры которого ежесекундно выбрасывают около 300-600 кг
водяного пара, часть которого ионизируется магнитным полем
Сатурна.
zelobservatory.ru

40. О наличии магнитосферы можно
судить уже по полярным сияниям в
атмосфере Сатурна.
12 ноября 2008 года камеры АМС
«Кассини» получили изображения
северного полюса Сатурна в
инфракрасном диапазоне. На этих
кадрах исследователи обнаружили
полярные сияния, каких не
наблюдали ещё ни разу в
Солнечной системе.
На изображении эти уникальные сияния окрашены в голубой цвет, а
лежащие внизу облака - в красный. На изображении прямо под
сияниями видно обнаруженное ранее шестиугольное облако.
Полярные сияния на Сатурне могут покрывать весь полюс, тогда как
на Земле и на Юпитере кольца полярных сияний, будучи
управляемыми магнитным полем, только окружают магнитные
полюса. На Сатурне наблюдали и привычные нам кольцевые
полярные сияния.
zelobservatory.ru

41. Недавно заснятые необычные
полярные сияния над северным
полюсом Сатурна значительно
видоизменялись в течение
нескольких минут.
Изменчивая сущность
этих сияний
свидетельствует о
том, что переменный
поток заряженных
частиц от Солнца
испытывает на себе
действие каких-то
магнитных сил, о
Полярное сияние на южном которых ранее и не
полюсе Сатурна подозревали.
В атмосфере обнаружены мощные грозовые разряды, полярные
сияния, ультрафиолетовое излучение водорода. В частности, 5
августа 2005 года АМС «Кассини» зафиксировал радиоволны,
вызванные молнией.
zelobservatory.ru

42. Интересен тот факт, что в отличие от всех других планет, чьи
магнитные поля были измерены, поле Сатурна ориентировано так,
что ось симметрии магнитного поля совпадает с осью вращения
планеты вокруг оси. Тогда почему оно смещено относительно оси
Туманность Карина, созвездие Киля планет?
вращения у всех остальных
zelobservatory.ru

43. Движение и наблюдения.
Общие характеристики.
Теория происхождения.
Строение и состав атмосферы.
Магнитное поле.
Система колец.
zelobservatory.ru

44. Система колец Сатурна
представляет собой сложное и
красивейшее образование.
Более того, собственные
кольца обнаружены у двух спутников
Сатурна – Анта и Метона
zelobservatory.ru

45. Кольца - это система плоских
концентрических образований изо
льда и пыли, располагающаяся в
экваториальной плоскости Сатурна.
Плоскость обращения системы
колец совпадает с плоскостью
экватора Сатурна. Размер частиц
материала в кольцах от
микрометров до сантиметров и
(реже) десятков метров.
zelobservatory.ru

46. Состав главных колец: водяной лёд (около 99 %) с примесями
силикатной пыли. Общая масса обломочного материала в системе
колец оценивается в 3x1019 килограммов.
zelobservatory.ru

47. На изображениях, полученных зондами,
видно, что на самом деле кольца
образованы из тысяч колец,
чередующихся со щелями
…картина напоминает дорожки
грампластинок.
zelobservatory.ru

48. Когда мы видим систему
колец в обычном видимом свете издалека, то
система колец кажется сплошной.
Но когда мы наблюдаем их ближе, то видим, что вся система
состоит из множества более тонких колец, различающихся оттенками.
zelobservatory.ru

49. Кольца и деления между ними
Выделяют несколько
основных колец в порядке
расположения от планеты: D,
C, B, A и F.
Кольца В и А разделены
«делением Кассини»
Кольца А и F –
«делением Энке»
Есть еще кольцо - «Е»
наиболее удаленное, но оно
регистрируется только
приборами космических
аппаратов.
Основные кольца Сатурна
Существует несколько теорий
происхождения колец, но
полной общепринятой пока
нет. zelobservatory.ru

50. Разрежённое пылевое
кольцо Сатурна
zelobservatory.ru

51. Деление Кассини
Внутри «деления Кассини» тоже есть кольца, но они более тонкие.
Эта область кажется более тёмной из-за слабой отражающей
способности незначительного количества вещества в самом делении.
zelobservatory.ru

52. Влияние спутников на эволюцию колец
Многочисленные спутники Сатурна влияют на кольца, например
«деление Кассини» образовано резонансом со спутником Мимас (на
фото).
zelobservatory.ru

53. Луна, которой пока присвоено сухое название S/2005 S1, была
обнаружена в ходе «фотосессии» с борта АМС «Кассини» 1 мая 2005
года, когда автоматический зонд начал процедуру подъема над
орбитальной плоскостью Сатурна. На следующий день зонду удалось
не только более подробно сфотографировать крохотный спутник, но
и измерить его диаметр и яркость. Любопытно, что спутник
оставляет за собой хорошо видимые гравитационные «буруны» на
внутренних краях деления. Размеры этого объекта составляют всего
7 километров. Вновь обнаруженная луна вращается по орбите,
радиус которой составляет примерно 136 505 километров от центра
zelobservatory.ru

54. Влияние гравитации Прометея на
внутреннюю сторону кольца F.
Два спутника Сатурна: Прометей и
Пандора являются пастухами
кольца F. На этих фото хорошо
видно гравитационное влияние
Прометея на структуру кольца.
Пандора и Прометей (внутри кольца) zelobservatory.ru

55. Влияние гравитации Пандоры на
внешнюю сторону кольца F.
zelobservatory.ru

56. Откуда «спицы» на «колёсах» Сатурна?
«Спицы» были открыты АМС «Вояджер», который пролетал около
Сатурна в начале 1980-х годов. Их существование оказалось
неожиданным, и ни одна из гипотез об их природе не стала
общепринятой. Как ни странно, спицы явно отсутствовали на первых
изображениях, переданных с борта АМС «Кассини», который сейчас
обращается вокруг Сатурна. zelobservatory.ru

57. Анализ изображений,
полученных «Вояджером»,
позволил сделать вывод, что
неустойчивые спицы, которые
могут возникнуть и исчезнуть
за несколько часов, состоят из
обладающих электрическим
зарядом слоев маленьких
частиц размером с пылинки.
Рис. Механизм, иллюстрирующий
возможное появление «спиц» из-за
молний в атмосфере Сатурна
Однако на нескольких последних изображениях с Кассини, одно из
которых показано здесь, наконец-то удалось увидеть таинственные
спицы на кольце B Сатурна. Гипотезы о происхождении спиц
включают столкновения маленьких метеоров с кольцами и
взаимодействие с кольцами пучков электронов, образованных
молниями в атмосфере Сатурна. Наблюдения загадочных спиц и
обсуждение возможных механизмов их возникновения
продолжаются. zelobservatory.ru

58. Рис. Расположение некоторых
спутников в системе колец Сатурна
zelobservatory.ru

59. Благодарим за внимание!  zelobservatory.ru