САТУРН

САТУРН, шестая по расстоянию от Солнца большая планета Солнечной системы; астрономич. знак h. С. относится к числу планет-гигантов. Большая полуось орбиты С. (его ср. расстояние от Солнца) составляет 9,54 а. е., или 1,43 млрд. км. Эксцентриситет орбиты С. 0,056 (наибольший среди планет-гигантов). Угол наклона плоскости орбиты С. к плоскости эклиптики равен 2°29‘. Полный оборот вокруг Солнца (сидерич. период обращения) С. совершает за 29,458 лет со ср. скоростью 9,64 км/сек. Синодич. период обращения равен 378,09 сут. На небе С. выглядит как желтоватая звезда, блеск к-рой меняется от нулевой до первой звёздной величины (в ср. противостоянии). Большая изменчивость блеска связана с существованием вокруг С. колец; угол между плоскостью колец и направлением на Землю меняется в пределах от 0 до 28°, и земной наблюдатель видит кольца под разным углом, что и определяет изменение блеска С. Видимый диск С. имеет форму эллипса с осями 20,7" и 14,7" (в ср. противостоянии). В верх, соединении с Солнцем видимые размеры С. на 25% меньше, а блеск на 0,48 звёздной величины слабее. Визуальное альбедо С. равно 0,69.

Эллиптичность диска С. отражает его сфероидальную форму, к-рая является следствием быстрого вращения С.: период его вращения вокруг своей оси равен 10 ч 14 мин на экваторе, 10 ч 38 мин на умеренных широтах и 10 ч 40 мин на широте ок. 60°. Ось вращения С. наклонена к плоскости его орбиты на 63°36‘. В линейной мере экваториальный радиус С. составляет 60 100 км, полярный - 54600 км (точность ок. 1%), а сжатие равно 1 : 10,2. Объём С. превышает объём Земли в 770 раз, а масса С. в 95,28 раз больше земной (5,68 -10²⁶кг), так что ср. плотность С. составляет 0,7 г /см³ - вдвое меньше плотности Солнца. По отношению к Солнцу масса С. составляет 1 : 3499. Ускорение силы тяжести на поверхности С. на экваторе равно 9,54 м/сек². Параболич. скорость (скорость убегания) на поверхности С. достигает 37 км/сек.

На диске С. видно мало деталей, даже при рассматривании его в наилучших условиях. Видны лишь параллельные экватору светлые и тёмные полосы, на к-рые изредка накладываются тёмные или светлые пятна, с помощью к-рых и определяется вращение С.

Темп-pa поверхности С. по измерениям теплового потока, исходящего из планеты в инфракрасной области спектра, определяется от -190 до -150 °С (что выше равновесной темп-ры -193 °С), соответствующей получаемому от Солнца потоку тепла. Это свидетельствует о том, что в тепловом излучении С. есть доля собственного глубинного тепла, что подтверждается и измерениями радиоизлучения.

Различие угловых скоростей вращения С. на разных широтах свидетельствует о том, что наблюдаемая с Земли его поверхность есть лишь верхний облачный слой атмосферы. О внутр. строении С. можно составить нек-рое представление на основании теоретич. исследований. Наблюдаемые возмущения в движении спутников С., будучи сопоставлены со сжатием его фигуры и ср. плотностью, позволяют определить приблизит, ход давления и плотности в недрах С. (см. Планеты). Очень малая ср. плотность С. говорит за то, что он, как и другие планеты-гиганты, состоит преим. из лёгких газов - водорода и гелия, к-рые преобладают и на Солнце. Предположительно в состав С. входят водород (80%), гелий (18%), более тяжёлых элементов, сконцентрированных в ядре планеты, всего лишь 2%. Водород до глубин ок. половины радиуса находится в молекулярной фазе, а глубже под влиянием колоссальных давлений переходит в фазу металлическую. В центре С. темп-ра близка к 20 000 К.

Химич. состав атмосферы, находящейся над облачным слоем С., определяется по линиям поглощения в спектре планеты. Главную её часть составляет молекулярный водород (40 км-атм), безусловно присутствует метан СН₄ (0,35 км-атм), предполагается существование аммиака (NHg), хотя возможно, что в форме аэрозолей он присутствует в облаках. Имеются основания предполагать, что и в атмосфере С. есть гелий, спектроскопически не проявляющий себя в доступной нам области спектра. Магнитное поле у С. не обнаружено.

Примечательной особенностью планеты являются кольца Сатурна - концентрич. образования различной яркости, как бы вложенные друг в друга, и образующие единую плоскую систему небольшой толщины, располагающуюся в экваториальной плоскости С. Кольцо вокруг С. впервые наблюдал Г. Галилей в 1610, но из-за низкого качества телескопа он принял видимые по краям планеты части кольца за спутники С. Правильное описание кольца С. дал X. Гюйгенс (1659), а Дж. Кассини вскоре показал, что оно состоит из двух концентрических составляющих - колец А и В, разделённых тёмным промежутком (т. н. "делением Кассини"). Много позже (в 1850) амер. астроном У. Бонд открыл внутреннее слабо светящееся кольцо (С), а в 1969 было обнаружено ещё более слабое и близкое к планете кольцо D. Яркость кольца D не превышает 1/20 яркости самого яркого кольца - кольца В. Кольца расположены на следующих расстояниях от планеты: А - от 138 до 120 тыс. км, В - от 116 до 90 тыс. км, С - от 89 до 75 тыс. км и D - от 71 тыс. км почти до поверхности С.

Природа колец С. стала ясной после того, как англ, физик Дж. Максвелл (в 1859) и рус. математик С. В. Ковалевская (в 1885) разными методами доказали, что устойчивым существование кольца вокруг планеты может быть только в том случае, если оно состоит из совокупности отдельных малых тел: сплошное твёрдое или жидкое кольцо было бы разорвано силой притяжения планеты.

Этот теоретич. вывод в кон. 19 в. был эмпирически подтверждён независимо друг от друга А. А. Белопольским (Россия), Дж. Килером (США) и А. Деланд-ром (Франция), к-рые сфотографировали спектр С. с помощью щелевого спектрографа и на основе эффекта Доплера - Физо обнаружили, что внешние части кольца С. вращаются медленнее, чем внутренние. Измеренные скорости оказались равными тем, к-рые имели бы спутники С., если бы они находились на тех же расстояниях от планеты.

В течение 29,5 лет с Земли кольца С дважды видны в макс, 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. Разные исследователи, основываясь на визуальных и фотометрич. наблюдениях и их теоретич. обработке, приходят к заключению, что ср. толщина колец составляет от 10 см до 10 км. Конечно, кольцо такой толщины увидеть с Земли "с ребра" невозможно. Размеры твёрдых тел в кольцах оцениваются от 10^-1 до 10³ см с преобладанием глыб диаметром ок. 1 м, что подтверждается и наблюдаемым отражением радиоволн от колец С.

Химич. состав вещества колец, по-видимому, одинаков у всех четырёх составляющих, различна в них только степень заполнения пространства глыбами. Спектр колец С. существенно отличен от спектра самого С. и освещающего их Солнца; спектр указывает на повышенную отражат. способность колец в ближней инфракрасной области (2,1 и 1,5 мкм), что соответствует отражению от льда Н2О. Можно считать, что тела, образующие кольца С., либо покрыты льдом или инеем, либо состоят из льда. В последнем случае массу всех колец можно оценить в 10²⁴ г, т. е. на 5 порядков меньше массы самой планеты. Темп-pa колец С., по-видимому, близка к равновесной, т. е. к 80 К.

С. имеет десять спутников. Один из них - Титан - имеет размеры, сравнимые с размерами планет; его диаметр равен 5000 км, масса 2,4-10~⁴ массы С., он обладает атмосферой, имеющей в своём составе метан. Самый близкий к планете спутник - Янус, открытый в 1966: он обращается вокруг планеты за 18 ч, на ср. расстоянии 160 тыс. км; его диаметр ок. 220 км. Самый далёкий спутник - Феба; обращается вокруг С. в обратном направлении на расстоянии ок. 13 млн. км (см. Спутники планет). Илл. см. на вклейке к стр. 605.

Лит.: Ш а р о н о в В. В., Природа планет, М., 1958; Мороз В. И., Физика планет, М., 1967; Бобров М. С., Кольца Сатурна, М., 1970; Физические характеристики планет-гигантов, А.-А., 1971; Жарков В. Н-, Внутреннее строение Земли, Луны и планет, М., 1973. Д. Я. Мартынов.

Смотреть больше слов в «Большой советской энциклопедии»

САТУРН

Синонимы слова "САТУРН":

Смотреть что такое САТУРН в других словарях:

Рекомендуем посмотреть: