Kosmos.edu.pl

Portal astronomiczny

Świat, Wszechświat i jego zagadki.

Na początek

Kilka informacji, które często wydają się być oczywiste, jednak w momencie, kiedy zastanowimy się - jak? czy rzeczywiście? dlaczego? - sprawa już nie wygląda tak prosto. Dla jednych będzie to przysłowiowa bułka z masłem, dla innych - garść przydatnych wiadomości. Warto jednak wiedzieć na początek o podstawach, tak aby ułatwiły one poznanie rzeczy bardziej złożonych i stanowiły swoisty kręgosłup, który stanie się wrotami do kosmicznej nieskończoności. Zapraszamy...

Na skróty Ziemia Planety Słońce Gwiazdy Mgławice Komety Meteory

Polecane przez portal Kosmos.edu.pl Dzięki tej książce już nigdy nie pomyślicie o pogodzie, jak o nudnej ostateczności, ratującej rwącą się rozmowę! - Czy pogoda może rozpętać wojnę? - Jaki klimat panuje na innych planetach? - Ile piorunów uderza o Ziemię w każdej sekundzie? - Dlaczego huragany mają nazwy? - Czym są bomby pogodowe? Na te i wiele innych, dotyczących otaczającego nas świata, pytań odpowiadają meteorolodzy, Simon King i Claire Nasir. W urzekający i przystępny sposób wyjaśniają nie tylko zależności między nasłonecznieniem, wiatrem, chmurami i opadami, ale i opisują tak fascynujące zjawiska, jak strefa Charlie Bravo, cyklony czy zorze polarne. Przypominając, że meteorologia to fascynująca dyscyplina naukowa, podkreślają znaczenie klimatu w dziejach naszej planety i zastanawiają się nad jego – i naszą – niepewną przyszłością. Zobacz »

Serwis Kosmos.edu.pl patronem medialnym II edycji konkursu ASTROLABIUM Organizatorem konkursu astronomicznego jest Fundacja dla Uniwersytetu Jagiellońskiego a patronat nad akcją sprawuje Obserwatorium Astronomiczne im. Mikołaja Kopernika będące instytutem Wydziału Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie. Zobacz szczegóły »

2009 Międzynarodowym Rokiem Astronomii Z inicjatywy Międzynarodowej Unii Astronomicznej (IAU) oraz UNESCO, rok 2009 został ogłoszony Międzynarodowym Rokiem Astronomii. Ten ogromny globalny program ma na celu przybliżyć ludzkości osiągnięcia międzynarodowych placówek i zacieśnić współpracę między nimi. Oficjalna strona www.astronomy2009.org

Kosmos > Planety > Saturn

Saturn



Swoją nazwę Saturn zawdzięcza rzymskiemu bogowi rolnictwa. Greckim odpowiednikiem był natomiast Cronos, ojciec Zeusa czyli Jowisza. Inne cywilizacje różne nazywały Saturna, który jest najdalszą od Ziemi planetą widoczną gołym okiem.

Zdjęcie wykonane 19 lipca 2013 przez sondę Cassini. Ciekawostką jest fakt, że obok pierścieni Saturna udało się uchwycić naszą planetę i księżyc (punkt na dole fotografii). Aby osiągnąć taki efekt, obraz powstał z 323 nałożonych na siebie zdjęć wykonanych z różnymi filtrami widmowymi. Obrazy wykonane zostały z kamery szerokokątnej z odległości około 1.212.000 km (753.000 mil) od Saturna i około 1.445.858.000 km (898.414.000 mil) od Ziemi. Foto: © NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Saturn był najodleglejszą z pięciu planet znanych przez starożytnych. W roku 1610 włoski astronom Galileo Galilei był z kolei pierwszym człowiekiem, który zerknął na Saturna przez teleskop. Ku swojemu zaskoczeniu, zobaczył również parę obiektów po obu stronach planety. Naszkicował je jako oddzielne sfery myśląc, że Saturn to potrójna planeta. Kontynuując swoje dzieło odkrycia w ciągu kilku kolejnych lat, Galileo stwierdził, że boczne ciała to ramiona przymocowane do Saturna. W 1659 roku holenderski astronom Christiaan Huygens, stosując sprzęt bardziej zaawansowany niż teleskop Galileusza zaproponował, że Saturn jest otoczony cienkim, płaskim pierścieniem. W 1675 roku włoski astronom Jean-Dominique Cassini odkrył i określił podział pierścieni Saturna, który obecnie nazywa się pierścieniami A i B. Wiadomo dziś, że oddziaływanie grawitacyjne księżyca Saturna Mimasa jest odpowiedzialne za podział Cassiniego, który wynosi 4800 km (3000 mil) szerokości. 

Astronomia dla początkujących Dla wszystkich, którzy rozpoczynają przygodę z astronomią

Charakterystyka fizyczna Saturna

Podobnie jak Jowisz, Saturn składa się głównie z wodoru i helu. Jego rozmiar jest 755 razy większy od Ziemi. Jest również bardziej masywny niż inne planety, za wyjątkiem Jowisza. Zawiera około 95 mas ziemskich. Mimo swoich rozmiarów, Saturn ma najniższą gęstość ze wszystkich planet i jest ona o połowę mniejsza niż gęstość wody. Gdyby wrzucić go do wielkiego pojemnika z wodą będzie się utrzymywać na jej powierzchni.

Wnętrze Saturna Foto: © Solar System Exploration http://solarsystem.nasa.gov

Wnętrze planety zajmuje małe, skaliste jądro, które otacza gruba warstwa metalicznego płynnego wodoru. Masa jądra szacowana jest na około 10 do 22 mas ziemskich. Saturn jest w środku bardzo gorący. Jego temperatura przekracza 11 500 °C. Emituje w kosmos dwa i pół raza więcej energii niż pobiera ze Słońca.

Żółtawe i złote pasy widoczne w atmosferze planety niedaleko równika są wynikiem super szybkich churaganów w górnych warstwach atmosfery, które mogą osiągać prędkość do 1800 km na godzinę (500 m na sekundę, natomiast najsilniejsze wiatry na Ziemi osiągają około 360 metrów na sekundę).

Saturn, za wyjątkiem Jowisza, obraca się szybciej niż inne planety, kończąc obrót mniej więcej co 10 i pół godziny. Taka szybkość jest przyczyną wybrzuszenia się Saturna na jego równiku i spłaszcza na biegunach a różnica szerokości planety pomiędzy tymi miejscami wynosi 13.000 kilometrów.

Najnowsze badania Saturna ujawniły olbrzymią sześcioboczną burzę krążącą na biegunie północnym, gdzie każdy z boków sześciokąta wynosi prawie 12.500 km (7500 mil) i jest na tyle duży, że mógłby pomieścić wewnątrz prawie cztery Ziemie. Przypuszcza się, że jest to wynik związany z występowaniem zorzy polarnej, lub rodzaju fali stojącej, jednak są to tylko spekulacje i tak naprawdę nie wiadomo do końca co go wywołuje.

Pierścienie Saturna

Chociaż inne gazowe olbrzymy Układu Słonecznego - Jowisz, Uran i Neptun - również posiadają pierścienie, to te, które otaczają Saturna są bez wątpienia najbardziej spektakularne. Pierścienie Saturna uważane są za resztki pozostałe po kometach, planetoidach lub rozbitych księżyców. Największy pierścień ma rozmiar do 200-krotności średnicy planety i może pomieścić miliard naszych Ziem w swoim obrębie. Co ciekawe, mimo swoich gigantycznych rozmiarów wszerz, ich grubość wynosi zaledwie kilkaset metrów. Niektóre szczeliny rozwarte są na około 4700 km szerokości. Cząsteczki tworzące pierścienie osiągają wymiar kilku centymetrów do około 10 metrów i składają się główniw z lodu, śladowych ilości krzemianów i minerałów węgla (niektóre z nich mogą być pokryte lodem). Wokół Saturna wirują trzy główne grupy pierścieni znane są jako C, B i A oraz najgłębszy i zarazem najsłabszy pierścień D. Wąskie grupy pierścieniowe są oddzielone lukami zwanymi przegrodami.

Naukowcy wciąż nie są do końca pewni kiedy powstały pierścienie Saturna. Czy pochodzą z wczesnej historii Układu Słonecznego czy utworzyły się w okresie, kiedy pierwsze dinozaury przemierzały Ziemię. Jest oczywiste, że pierścienie nie utworzyły się razem z planetą. Sonda Cassini wykazała bowiem, że materiał pochodzący z lodowych wybuchów na księżycu Enceladus jest głównym składnikiem pierścienia E. Sonda Cassini wykazała również, że większość małych wewnętrznych księżyców Saturna pojawiła się na orbicie w ramach częściowych lub pełnych pierścieni utworzonych z cząstek wystrzelonych z ich powierzchni. Foto: © Cassini Solstice Mission www.saturn.jpl.nasa.gov

W pierścieniach Saturna zostały zaobserwowane tajemnicze szprychy, które mogą tworzyć się i rozpraszać w ciągu kilku godzin. Naukowcy przypuszczają, że owe szprychy złożone są z naładowanych elektrycznie drobinek wielkości cząstek pyłu, które tworzą się przez zderzenia małych meteorytów w pierścieniach lub wiązek elektronów powstających w atmosferze planety i wyładowywanych jako pioruny. Pierścień Saturna F posiada również ciekawy, pleciony wygląd - składa się z kilku wąskich pierścieni, pochylonych i załamanych w ten sposób, że może stwarzać wrażenie plecionych pasm.

Kilka danych na temat pierścieni Saturna

Nazwa	Promień   wew.	Promień   zew.	Szerokość   (km)	Rodzaj	Masa   (kg)
Pierścień D	67,000	74,500	7,500	(pierścień)
Grupa Guerin   Pierścień C	74,500	92,000	17,500	(pierścień)	1.1e18
Grupa   Maxwell	87,500	88,000	500	(przerwa)
Pierścień B	92,000	117,500	25,500	(pierścień)	2.8e19
Przerwa   Cassini	115,800	120,600	4,800	(przerwa)
Przerwa   Huygensa	117,680	n/a	285-440	(przerwa)
Pierścień A	122,200	136,800	14,600	(pierścień)	6.2e18
Encke Minima	126,430	129,940	3,500	29%-53%
Przerwa   Enckego	133,410	133,740
Przerwa   Keelera	136,510	136,550
Pierścień F	140,210		30-500	(pierścień)
Pierścień G	165,800	173,800	8,000	(pierścień)	1e7?
Pierścień E	180,000	480,000	300,000	(pierścień)

Legenda:
* odległość w kilometrach od środka planety
* "Encke Minima" to slangowe określenie używane przez astronomów-amatorów a nie oficjalna nazwa Międzynarodowej Unii Astronomicznej (IAU - International Astronomical Union)

Sama klasyfikacja jest faktycznie nieco myląca, ponieważ gęstość cząstek zmienia się w sposób niekompleksowy nie wskazany przez podział na regiony: istnieją też różnice w obrębie pierścieni; odstępy nie są całkowicie puste, pierścienie nie są idealnie okrągłe.

Magnetosfera

Głębokie siły wewnątrz Saturna tworzą wokół niego gigantyczne bańki pola magnetycznego zwane magnetosferą, które wywierają silny wpływ na cząsteczki unoszące się w przestrzeni w pobliżu planety. Pole magnetyczne Saturna tworzy tę bańkę z cykli zachodzących w płynnym wnętrzu planety. W podobny sposób tworzy się pole magnetyczne Ziemi jednak o znacznie mniejszej magnetosferze, która chroni nas przed szkodliwymi cząstkami emitowanymi przez Słońce i inne zjawiska kosmiczne.

Magnetosfera Saturna jest bardzo duża i znacznie wykracza poza orbitę Tytana (około 1.200.000 km od Saturna). Dzięki obserwacji rozległych pól cząstek przez sondę Cassini udało się nakreślić różne struktury magnetosfery Saturna. Pozwoliło to na identyfikację interakcji między różnymi częściami magnetosfery - na przykład obserwując gaśnięcie cząstek wysokoenergetycznych dostrzeżono jak starają się przeforsować pierścień E Saturna, gdzie wysokoenergetyczne jony i elektrony mogą dotrzeć bez przeszkód. Foto: © University College London, DEPARTMENT OF SPACE & CLIMATE PHYSICS. Mullard Space Science Laboratory www.ucl.ac.uk

Na zewnątrz magnetosfery Saturna cząstki pyłu słonecznego pędzą miliony kilometrów na godzinę i zwane są wiatrem słonecznym, który rozprzestrzenia się na cały System Słoneczny. Kiedy wiatr spotyka na swojej drodze magnetosferę, opływa ją wokół strumieniami, podobnie jak wiatr napotykający na swojej drodze skały. Poza magnetosferą planety dominują siły magnetyczne Słońca, jednak wewnątrz magnetycznej bańki gdzie panują siły pola planety, Saturn jest bezpieczny.

Pole magnetyczne Saturna posiada biegun północny i południowy, podobnie jak magnes i obraca się razem z planetą. Na Jowiszu i Ziemi pola magnetyczne są nieco przesunięte względem osi obrotu planet i przesunięcie to jest powodem, że mówimy na igłę w kompasie, że wskazuje "magnetyczną północ" zamiast prawdziwej. Na Saturnie natomiast pole magnetyczne jest niemal idealnie równe z obrotem planety.

Księżyce Saturna

Saturn posiada 62 księżyce, z których 53 otrzymało już swoje nazwy, a przynajmniej tyle zostało odkrytych do wiosny 2010 roku z czego 9 jeszcze nie nazwano i przyporządkowano im następujące numery: S/2004 S7, S/2004 S12, S/2004 S13, S/2004 S17, S/2006 S1, S/2006 S3, S/2007 S2, S/2007 S3 oraz S/2009 S1.

Lodowe księżyce krążące wokół Saturna różnią się od siebie kształtem, wielkością, wiekiem powierzchni i pochodzeniem. Niektóre mają twarde, szorstkie powierzchnie, podczas gdy inne to porowata pustaka pokryta warstwą lodowych cząstek. Wszystkie usiane są większą lub mniejszą ilością kraterów, a wiele z nich posiada grzbiety i doliny. Niektóre jak Dione i Tetyda wykazują aktywność tektoniczną, gdzie siły z wnętrza rozrywają ich powierzchnie. Wydaje się, że Rhea i Tetyda powstały miliardy lat temu, podczas gdy inne, takie jak Janus i Epimetheus mogły być pierwotnie częścią większych ciał, które następnie rozpadły się. Oto 53 księżyce Saturna w porządku alfabetycznym (wg nazw ang.): Aegaeon, Aegir, Albiorix, Anthe, Atlas, Bebhionn, Bergelmir, Bestla, Calypso, Daphnis, Dione, Enceladus, Epimetheus, Erriapus, Farbauti, Fenrir, Fornjot, Greip, Hati, Helene, Hyperion, Hyrrokkin, Iapetus, Ijiraq, Janus, Jarnsaxa, Kari, Kiviuq, Loge, Methone, Mimas, Mundilfari, Narvi, Paaliaq, Pallene, Pan, Pandora, Phoebe, Polydeuces, Prometheus, Rhea, Siarnaq, Skadi, Skoll, Surtur, Suttung, Tarqeq, Tarvos, Telesto, Tethys, Thrym, Titan and Ymir. Foto: © Cassini Solstice Mission http://saturn.jpl.nasa.gov/science/moons/

Pierwszy znany nam księżyc Saturna odkrył w roku 1655 Christiaan Huygens. Był nim Tytan. Giovanni Domenico Cassini wypatrzył następne cztery: Japeta (1671), Rhea (1672), Dione (1684), i Tetydę (1684). Mimas i Enceladus zostały odkryte przez Williama Herschela w 1789 roku. Kolejne dwa odkrycia przypadły w odstępach mniej więcej 50-ciu lat - Hyperion (1848) i Febe (1898). Po nich odkryto kolejne.

Największy księżyc Saturna to Tytan, który jest nieco większy od Merkurego. Ogólnie Tytan to drugi co do wielkości księżyc w Układzie Słonecznym i ustępuje jedynie księżycowi Jowisza Ganimedesowi. Na Tytanie okryta została gruba, zaazotowana warstwa atmosfery, która może być podobna do tej jaka panowała na Ziemi w zamierzchłych czasach. Składa się z około 95% azotu i śladowych ilości metanu. Dla porównania atmosfera ziemska wynosi 60 km. szerokości, podczas gdy powłoka Tytana rozciąga się na przestrzeni prawie 600 km. (dziesięć razy tyle co ziemska).

Każdy z satelitów Saturna jest unikalny i różny od pozostałych.

Główne księżyce Saturna:

Księżyc	Odległość   (000 km)	Promień   (km)	Masa   (kg)	Odkrywca	Data
Pan	134	10	?	Showalter	1990
Atlas	138	14	?	Terrile	1980
Prometeusz	139	46	2.70e17	Collins	1980
Pandora	142	46	2.20e17	Collins	1980
Epimeteusz	151	57	5.60e17	Walker	1980
Janus	151	89	2.01e18	Dollfus	1966
Mimas	186	196	3.80e19	Herschel	1789
Enceladus	238	260	8.40e19	Herschel	1789
Tetyda	295	530	7.55e20	Cassini	1684
Telesto	295	15	?	Reitsema	1980
Kalipso	295	13	?	Pascu	1980
Dione	377	560	1.05e21	Cassini	1684
Helena	377	16	?	Laques	1980
Rhea	527	765	2.49e21	Cassini	1672
Tytan	1222	2575	1.35e23	Huygens	1655
Hyperion	1481	143	1.77e19	Bond	1848
Japet	3561	730	1.88e21	Cassini	1671
Febe	12952	110	4.00e18	Pickering	1898

Badania Saturna

Pierwsze obserwacje Saturna pocynili już starożytni. Były one przeprowadzane bez użycia instrumentów, gołym okiem. Kolejny etap to badania z użyciem teleskopów, gdzie dokonane zostały pierwsze odkrycia satelitów Saturna i obliczeń związanych z gęstością czy występowaniem atmosfery.

Od końca lat 70-tych XX wieku nastała era misji satelitów w kierunku Saturna. Pierwszym, który dotarł w pobliże planety był amerykanski Pioneer 11 (1979 rok). W 1980 roku sonda NASA Voyager 1 wykazała, że pierścienie Saturna składają się głównie z lodu wodnego oraz sfotografowane zostały sploty na pierścieniach i "szprychy" -zaciemnienia w pierścieniach, które pojawiają się w różnych odstępach czasu. Voyager 1 przeleciał obok Tytana, gdzie wykonał kilka ważnych zdjęć satelity, które potwierdziły przypuszczenia badaczy co do gęstości atmosfery księżyca. Rok później w okolicach Saturna znalazła się druga sonda - Voyager 2. Obie sondy odkryły kilka nowych księżyców Saturna i kilka mniejszych przerw w pasmach pierścieni - przerwę Maxwella wewnątrz pierścienia C oraz przerwę Keelera w pierścieniu A. 

Astronomia bez tajemnic Zobacz co na dziś przygotowaliśmy dla Ciebie

Kolejny rozdział naszej wiedzy o Saturnie jest w tej chwili pisany przez misję Cassini, wspólne przedsięwzięcie agencji kosmicznych NASA (amerykańska), ESA (europejska) i ASI (włoska). Cassini stał się pierwszym sztucznym satelitą Saturna oraz wystrzelił europejską sondę Huygens. Prubnik Huygens przebił się przez atmosferę Tytana i wylądował na nim w styczniu 2005 roku, zbierając dane na temat atmosfery i powierzchni. Sonda Cassini, przebywała na orbicie Saturna od lipca 2004 roku prowadząc badania planety, jej księżyców, pierścieni i magnetosfery. Do lipca 2009 roku Cassini przesłała ponad 200.000 zdjęć. Jednym z celów misji było uzyskanie informacji na temat pierścieni Saturna podczas jesiennej równonocy, kiedy Słońce świeci bezpośrednio na równiku planety. Kontynuując swoją misję, Cassini odbywał przeloty obok Tytana i prowadził rónież bliskie obserwacje innych księżyców - w tym Japetusa, Enceladusa, Dione, Rhea oraz znajdujących się w nieco dalszej odległości Tetydy, Mimasa i Hyperiona. Jedną z największych niespodzianek misji jaką dostarczył Cassini było odkrycie wybuchających gejzerów na powieżchni księżyca Enceladus, podczas gdy dotychczas sądzono, że jest on całkowicie zamrożony i nieaktywny. Naukowcy odkryli, że jeden z czynnych gejzerów jest współtworcą pierścieni Saturna.

Obraz namalowany w 2010 roku z pierwszego pomyślnie zakończonego etapu misji na Tytana. Grafika przedstawia sondę Cassini tuż przed odłączeniem prubnika Huygens (duże urządzenie o żółtawym kolorze w prawym dolnym rogu) i planowanym jego zejściem na powierzchnię Tytana pokrytą warstwą chmur. Huygens to pierwszy obiekt stworzony przez człowieka, który pomyślnie wylądował na księżycu innej planety. Foto: © National Space Society, NSS Space Art Gallery by Frank Hettick www.nss.org

Misja Cassini zakończyła się pierwotnie 30 czerwca 2008 roku, jednak odkrycia skłoniły NASA do przedłużenia jej do września 2010 roku. W tym czasie nastąpiła równonoc Saturna (jesienią 2009 roku), kiedy światło słoneczne padało bezpośrednio na równiku i zaczęło oświetlać półkulę północną i północną część pierścieni. Cassini obserwował zmiany sezonowego oświetlenia jakie powstały przez różnicę kąta nachylenia Słońca do Saturna, pierścieni i księżyców. Wcześniej, podczas pierwszych czterech lat misji był on oświetlony od strony południowej. Cassini zapbserwował również spiralne cząstki zorzy polarnej występującej na biegunie północnym w atmosferze planety, wzdłuż linii pola magnetycznego. Sonda wykazała, że przynajmniej niektóre z zórz Saturna przypominają te na Jowiszu i są w znacznym stopniu niezależne od wiatru słonecznego czyli inaczej niż na Ziemi.

Obecnie po raz drugi przedłużono misję Cassini i występuje ona pod nazwą "Misji Przesilenia" (Cassini Solstice Mission). Ma ona przeprowadzić obserwacje przesilenia letniego na Saturnie, które odbędzie się 24 maja 2017 roku. Celem misji będzie obserwacja zmian na Tytanie, zmienności czasowej na Enceladusie, zmiany kąta otwarcia pierścieni, zmian sezonowych i rotacji planety oraz dynamiki ogona pola magnetycznego.

Na podstawie:
1. www.saturn.jpl.nasa.gov
2. www.space.com/48-saturn-the-solar-systems-major-ring-bearer.html
3. http://pds.jpl.nasa.gov/planets/special/saturn.htm
4. www.planets.sciencedaily.com/l/6/Saturn
5. http://solarsystem.nasa.gov/planets
6. http://nineplanets.org/saturn.html
7. www.astronomytoday.com/astronomy/saturn.html
8. www.universetoday.com/46237/who-discovered-saturn



Galaktyki, mgławice, kratery na Księżycu, pierścienie Saturna, plamy Jowisza - wszystko przed Tobą. Spójrz jaki teleskop będzie dla Ciebie najodpowiedniejszy. Porównaj ceny. Zapoznaj się z literaturą tą dla początkujących i tą bardziej fachową. Zapraszamy !