Сатурн — огромная планета. В Солнечной системе она уступает по размерам только Юпитеру. У нее нет твердой поверхности, как у Земли. Это газовый гигант. Как и все планеты, Сатурн имеет свои отличительные особенности, уникальные черты, на которые хотелось бы обратить внимание читателей в этой статье. Давайте посмотрим на по-настоящему интересные факты о Сатурне.
- Сатурн в сравнении с Землей
- Сатурн не утонет в воде
- Сатурн заметно сжат к полюсам
- На Сатурне есть смена времен года
- Внутри Сатурна жарко
- Гелиевые дожди на Сатурне?
- …Или дожди из алмазов?
- Полярные сияния на Сатурне
- Кольца Сатурна видны не везде на планете
- Кольца Сатурна не твердые
- Рядом с Сатурном может быть жизнь
Сатурн в сравнении с Землей
Можно долго сыпать цифрами — насколько Сатурн больше нашей планеты. Например, можно сказать, что диаметр планеты почти в 10 раз больше диаметра Земли, или что внутри Сатурна легко поместится 760 планет размером с нашу. Но лучше один раз посмотреть на картинку, где Сатурн и Земля изображены в одном масштабе.
Не правда ли, впечатляет? Можно и по-другому: давайте сравним Сатурн с расстоянием от Земли до Луны! Выглядит это так:
Сатурн не утонет в воде
Банальный пример, но написать об этом тоже нужно: средняя плотность Сатурна меньше плотности воды (0,69 г/см³ против 1 г/см³)! Если бы во Вселенной нашелся столь большой океан, что в него можно было опустить Сатурн, планета плавала бы в нем, погрузившись чуть больше, чем наполовину. Как такое возможно? В отличие от Земли или Марса, Сатурн сделан не из твердых пород, а из газов. Причем из самых легких газов, которые только существуют в природе — водорода и гелия. Глубоко внутри планеты эти газы сжимаются под большим давлением, переходят сначала в жидкую, а затем и в металлическую фазу. Но при этом остаются все тем же водородом и гелием! Твердое ядро находится в самом центре планеты и составляет всего около 10 — 20 масс Земли.
Сатурн заметно сжат к полюсам
Вы не замечали: на всех снимках форма Сатурна отличается от шарообразной? Как-будто планету положили на гигантскую наковальню и как следует ударили огромным молотом по полюсу. Это не обман зрения и не дефекты съемок — Сатурн действительно сильно сжат к полюсам!
Полярный диаметр Сатурна на 1/10 меньше экваториального. А это целый поперечник Земли! Почему Сатурн так сильно сплюснут? Потому что очень быстро вращается вокруг своей оси. Сутки на Сатурне длятся всего 10,5 часов. Это значит, что скорость вращения экваториальных областей составляет почти 10 км/с! Добавьте к этому низкую плотность вращающегося вещества и, как результат, центробежные силы на экваторе заметно растаскивают газ в стороны. Значит ли это, что Земля, если бы вращалась с такой же скоростью, была бы настолько же сжатой? Нет. Ее сжатие было бы меньше. Дело в том, что наша планета состоит из более плотного вещества — камня и металлов. Концентрация массы к центру Земли менее выражена, чем у Сатурна, поэтому и сжатие будет хоть и заметным, но меньшим.
На Сатурне есть смена времен года
Многие и сегодня полагают, что смена времен года на Земле происходит из-за того, что мы находимся то ближе, то дальше от Солнца. Земля же летит вокруг Солнца не по идеально круговой орбите, а по эллиптической, верно? По эллиптической, значит, вытянутой (в нашем случае только слегка). Следовательно, когда Земля подходит близко к Солнцу, то у нас лето, а когда отходит далеко — у нас осень. Это неверные рассуждения. Для начала не стоит забывать, что когда у нас, в северном полушарии Земли, лето, в южном полушарии — зима. И наоборот! Когда в южном полушарии лето, у нас — зима. Смена времен года объясняется не изменением расстояния от Солнца, а наклоном оси вращения Земли к плоскости ее орбиты. Другими словами, Земля летит по орбите вокруг Солнца, лежа как бы немного на боку. Из-за этого одну половину года Солнце лучше освещает северное полушарие Земли, а другую — южное. Где Солнце на небе пребывает долго, и поднимается высоко — там лето. А где день короток — там зима. То же касается и других планет, ось вращения которых заметно наклонена к плоскости их орбит. Сатурн — одна из таких планет! Угол наклона земной оси составляет 23°, а у Сатурна — 26°. То есть времена года на Сатурне еще более выражены, чем на Земле! Более того, когда, скажем, в северном полушарии Сатурна зима, на дневную сторону падает тень от колец, что еще больше охлаждает и без того холодную атмосферу планеты! Значит, смена времен года проходит резче, чем у нас. Отсюда и гигантские грозы и штормы, которые появляются в том полушарии, где начинается весна.
Еще один любопытный факт: так как год на Сатурне длится 30 земных лет, то и времена года длятся в 30 раз дольше — 7,5 наших лет!
Внутри Сатурна жарко
Сатурн находится почти в 10 раз дальше от Солнца, чем Земля. На таком расстоянии очень холодно! Температура видимой с Земли поверхности Сатурна (это на самом деле слой облаков) равна -180° С. Но вот вам интересный факт: Сатурн излучает почти в 2,5 раза больше тепла, чем получает от Солнца. Как такое возможно? Очевидно, внутри Сатурн хорошенько разогрет. Ученые предполагают, что на глубине 45000 км под слоем облаков температура составляет 10000 градусов! А в ядре достигает 12 — 15 тысяч градусов! Температуру планеты поддерживает ее медленное сжатие. Смотрите, отдавая тепло в космос, газ, из которого состоит Сатурн, охлаждается. Давление в нем падает, и он начинает падать к центру планеты под действием силы тяжести. Но падая, он уплотняется, давление растет, а вместе с ним и температура газа. Этот процесс может продолжаться на Сатурне еще миллиарды лет. При этом планета медленно уменьшается в размерах, а ее плотность растет.
Гелиевые дожди на Сатурне?
Расчеты показывают, что процесса сжатия планеты недостаточно, чтобы полностью объяснить поток тепла, идущий из недр Сатурна. Поэтому астрономы-теоретики придумали интересный механизм. Глубоко внутри Сатурна, находясь под колоссальным давлением вышележащих слоев, газообразный гелий конденсируется в мелкие капельки. Как известно, гелий плотнее водорода, из которого в основном и состоит Сатурн. Поэтому капли гелия, подобно дождю, падают через слой водорода вниз, к ядру планеты. Как результат, потенциальная энергия капель, переходит в тепловую, добавляя несколько градусов к общей температуре планеты.
…Или дожди из алмазов?
Еще одно экзотическое явление природы — алмазные дожди, которые могут идти на Сатурне. Прямых доказательств этому нет, но есть факты, указывающие на это. Алмазы, как известно, это кристаллическая форма углерода. Возникает вопрос: откуда на Сатурне взяться алмазам, если планета почти целиком состоит из водорода и гелия? Не стоит забывать, что в атмосфере планеты есть и метан (его примерно 0,5%). Формула метана простая — CH4. То есть это атом углерода, связанный с четырьмя атомами водорода. Астрономы подметили, что в местах гроз и циклонов, которые частенько бушуют в атмосфере Сатурна, идет распад молекул метана на углерод и водород. (Молекулы распадаются под действием бьющих молний.) Судя по темным областям на снимках, сделанных в инфракрасном свете, углерод склеивается в частички сажи и опускается вглубь атмосферы. Рано или поздно он достигнет высоты, где плотность атмосферы сравнивается с плотностью углерода. Там о скапливается и сжимается под давлением, превращаясь в графит. Графит продолжает опускаться еще ниже, пока давление и температура не перестраивают структура графита в алмазы. Согласно подсчетам ученых, это создает до 1000 тонн алмазов в год! Правда, в этой теории не все гладко. Некоторые исследователи считают, что количество сажи, образующейся во время гигантских гроз, слишком мало для конденсации и образования алмазов. Другие полагают, что углерод скорее образует раствор с водородом, чем выпадет в осадок.
Полярные сияния на Сатурне
Что еще роднит Сатурн и Землю, кроме смены времен года? Полярные сияния! На Сатурне это почти такое же частое явление, как и на Земле. Правда, полярные сияния окольцованной планеты фотографируют не в видимом, а в ультрафиолетовом свете. Затем снимки накладывают на обычное изображение планеты и получается нечто вроде этого.
А вот на этом снимке «Хаббла», сделанном еще в 1997 году, видны сразу и северное и южное сияния!
Кольца Сатурна видны не везде на планете
Роскошные кольца Сатурна огромны! Их ширина в 5 раз больше диаметра Земли! При этом кольца находятся в плоскости экватора планеты. Кажется, что они должны быть хорошо видны практически везде на Сатурне, выступая на небе огромной дугой. На самом деле не везде. Кольца хоть и широкие, но настолько тонкие, что практически не заметны с экватора Сатурна, по отношению к которому они располагаются ребром. Максимум, что может увидеть наблюдатель с экватора, это яркую и очень тонкую полоску, которая делит небо пополам. Но и на севере планеты (или на крайнем юге) кольца не видны! Вспомним: Сатурн не идеальный шар, а сплюснутый эллипсоид вращения. Поэтому от северного полюса и до 64° северной широты кольца заслоняет выпуклость самой планеты! То же касается и южного полушария Сатурна. Получается, любоваться кольцами можно только в тропических широтах Сатурна? Увы, но и здесь кольца видны в лучшем случае под углом в 12°, а то и меньше. То есть кольца выглядят, как довольно узкая дуга. Кроме того, днем они видны не очень хорошо из-за солнечного света, а ночью часть колец покрыты тенью самого Сатурна. Вот и получается, что лучше всего наблюдать кольца Сатурна не с самой планеты, а с какого-нибудь из ее спутников.
Кольца Сатурна не твердые
Даже на лучших снимках космического аппарата «Кассини», который более 10 лет работал на орбите Сатурна, кольца планеты выглядят сплошными. Да, видна сложная структура колец, но все же они похожи на нечто твердое, например, на виниловую пластинку.
Однако давным-давно было установлено математически, что если бы кольца Сатурна были бы одним сплошным твердым кольцов, то были бы разрушены тяготением Сатурна. (Не могло бы существовать и жидкое кольцо!) Следовательно, то что кажется нам сплошным кольцом, на самом деле представляет собой скопление бесчисленного множества отдельных кусочков. Экспериментально доказал это в 1895 году российский астроном, академик Аристарх Белопольский. С помощью спектрографа он измерил скорость движения внешних и внутренних частей кольца. Если бы кольцо было сплошным твердым телом, то линейная скорость вращения росла бы от внутренних частей к внешним. Если же кольцо состоит из множества отдельных частей, то наблюдаемая картина распределения скоростей будет прямо противоположной. В самом деле, ведь каждый из кусочков это все равно что маленький спутник планеты, а значит, внутренние части кольца в соответствии с законами Кеплера должны двигаться вокруг Сатурна быстрее, чем внешние! Именно это и увидел Белопольский. Оказалось, что кольца состоят из пылинок, песчинок, камешков и льдинок. Кроме того в состав колец входят ледяные глыбы диаметром от нескольких десятков сантиметров до 20 — 30 метров.
Рядом с Сатурном может быть жизнь
Ну и последний интересный интригующий факт о системе Сатурна. Как известно, Земля — единственное известное нам место в Солнечной системе, где существует жизнь. Есть ли другие обитаемые места в Солнечной системе? Мы пока этого не знаем, но поиски таких мест ведутся. Для того, чтобы жизнь могла существовать в той форме, в какой мы ее знаем, нужна жидкая вода. Ее нет или почти нет на Марсе, ее точно нет на Венере и Меркурии, нет ее и на Сатурне. Но у Сатурна есть небольшой спутник Энцелад. Этот спутник полностью покрыт льдом. Во льду есть трещины, из которых на десятки и сотни километров в космос бьют фонтаны воды. (Они похожи на гейзеры.) Это значит, что под ледяной поверхностью Энцелада есть жидкая вода. А значит, чем черт не шутит, возможна и жизнь!