Атмосфера Сатурна, состав планеты, температура и строение
Содержание
- 1 Атмосфера
- 2 Температура
- 3 Шестиугольник
- 4 Поверхность
- 5 Состав и строение
Сатурн является второй по величине и шестой планетой от Солнца. Часто эту планету путают с Юпитером, ибо их состав и особенности вращения схожи, поэтому их называют братскими планетами.
Если не учитывать Землю, Сатурн самый узнаваемый объект в нашей Солнечной системе. Он обладает самыми большими и красивыми кольцами. Несмотря на то, что и многие другие планеты обладают кольцевым поясом, ни одна из них не может сравниться в эффектности.
Древние цивилизации открыли Сатурн в последнюю очередь, а ученые современности смогли исследовать лишь малую часть планеты. Каждый день сведения о светиле пополняются благодаря «Кассини» — космическому аппарату, который собирает данные о спутниках, кольцах и самой планете.
Атмосфера
Состав атмосферы Сатурна выглядит следующим образом: водород — 96,3%, гелий — 3,25%.
Также, в ней присутствуют метан, аммиак, фосфин, этан.
При видимом свете атмосфера выглядит более спокойной, чем у братской планеты — Юпитера. Ученые наблюдают скопления полос облаков, которые слабо видны и имеют бледно-оранжевый цвет. Оттенок обусловлен фактом, что в атмосфере сосредоточено большое количество серных соединений.
Также, в верхних слоях наблюдаются азот и кислород, которые под влиянием работы Солнечного света образуются в молекулы, напоминающие «смог». Согласно последним данным исследовательского аппарата, планета выглядит бурно и впечатляющей.
Атмосфера Сатурна
Один из факторов, который выделяет Сатурн на фоне других планет — формирование очень быстрых ветров. Космический корабль Вояджер замерил скорость ветра. Показатель превысил 1800 км/час, что несопоставимо с характеристиками ветров на планете Земля и множеством других объектов Солнечной системы. Белые бури образуются в рамках полос, которые вращаются вокруг Сатурна.
Интересный факт, что полосы проживают не более нескольких месяцев, после чего поглощаются атмосферой.
Температура
Облака атмосферы состоят из аммиака. Располагаются они в зоне, которая на 100 км ниже верхней части тропосферы, а температура там достигает -250 градусов. Если опуститься ниже, в состав облаков будет входить гидросульфид аммония. Температура в этой части часто колеблется и достигает -70 градусов.
Глубокие облака располагаются на 130 км ниже тропопаузы и состоят из воды. Температура не менее 0 градусов.
Закономерность образования облаков такова: чем ниже от тропопаузы, тем больше температура, и тем больше жидкость превосходит газообразный водород.
Облака Сатурна. Фото сделано космическим аппаратом «Кассини»
Шестиугольник
Уникальное явление, которое было замечено исследователями в атмосфере Сатурна — так называемый шестиугольник. Явление представляет собой шестиугольные облака, внутри которых вращающийся ураган. В диаметре шестиугольник достигает 25 000 км, а это больше, чем диаметр Земли, в 4 раза.
Скорость вращения шестиугольника равна скорости вращение планеты.
Внутри размещен уникальный ураган с огромной воронкой. Один оборот вокруг оси осуществляется за 639 минут.
Шестиугольник Сатурна
Поверхность
Как и другие планеты-гиганты Солнечной системы, Сатурн — это газовый шар, который состоит из гелия и водорода. Согласно логике, нельзя утверждать, что на планете есть поверхность.
Все, что можно увидеть, упав, к примеру, на планету — это нескончаемые газы, давление которых и температура постоянно меняются. Проще говоря, то, что попадает на планету, раздавливается, углубляясь в бесчисленные газообразные вещества.
Находясь на Земле, жителям кажется, что и другие планеты обладают твердой поверхностью. Даже, если наблюдать за планетой на расстоянии, может показаться, что это такая же планета, как и наша. Однако все, что может напоминать планета, в действительности — это шар, наполненный газом, в котором температура и давление постоянно колеблется.
Следует отметить, что на поверхности действует 91% гравитации.
Это значит, что 100 кг земного веса на Сатурне будут равняться 91 кг.
Поверхность
Состав и строение
Структура Сатурна похожа на структуру братской планеты — Юпитера. Условно планету можно разделить на три части.
Внутренний слой — это силикатное ядро, которое в 20 раз тяжелее Земли. Ученые считают, что ядро погружено в слой жидкого металлического водорода (вторая часть).
Третья часть — наружный слой, состоит из молекулярного водорода. Существует единственное отличие, которое разделяет Сатурн и Юпитер — толщина наружных слоев. Сатурн имеет слой водорода толщиной 14500 км, а слой водорода составляет 18500 км, тогда как Юпитер — 46 000 и 122000 км соответственно.
Структура и состав Сатурна
Сатурн излучает больше радиации, чем получает от Солнечной энергии, в 2,5 раза. Явление связано с механизмом Гельмгольца, согласно которому образование энергии осуществляется за счет гравитационного сжатия планеты, впоследствии влияния большой массы.
Плотность Сатурна
Следует отметить, что Сатурн является наименее плотной планетой в Солнечной системе.
Хоть Сатурн и обладает очень твердым ядром, внешний слой планеты, который состоит из газообразных веществ, имеет показатель плотности 687 кг/м3.
Отсюда вывод, что плотность Сатурна меньше, чем плотность воды, поэтому, если поместить его в огромный океан, планета сможет удержаться на плаву.
Атмосфера Сатурна и ее химический состав — Космография
Автор EvZol На чтение 5 мин Просмотров 3.4к. Опубликовано
Сатурн — газовый гигант. Это значит, что планета а) намного больше Земли по размерам и б) почти целиком состоит из газа.
Как следствие, твердой поверхности в обычном понимании у Сатурна нет. Однако в его центре находится твердое силикатное ядро, окруженное льдами и металлическим водородом. Все это невообразимо сжато под давлением лежащих выше слоев вещества, которое находится в полужидком состоянии, но еще выше переходит в газ. Ясно, что атмосфера Сатурна очень мощная и сложная по своей структуре. (Точный химический состав атмосферы Сатурна можно узнать в конце статьи.)
Содержание
- Состав атмосферы
- Структура атмосферы
- Динамика атмосферы
- Пояса и зоны Сатурна
- На глубине
- Состав атмосферы Сатурна
Состав атмосферы
Атмосфера Сатурна не похожа на земную. По объему она состоит на 94% из водорода, самого легкого газа, и почти на 6% из гелия (это тоже легкий газ, которым часто надувают воздушные шарики). Больше всего атмосфера Сатурна похожа на атмосферу Юпитера и даже на состав Солнца! Это неудивительно, ведь водород и гелий — самые распространенные химические элементы во Вселенной.
Кроме водорода и гелия на окольцованной планете были обнаружены и другие газы. Но их количества следовые: на все прочие химические соединения приходится менее 1% процента объема атмосферы.
Облака в атмосфере Сатурна. Фото: NASAСтруктура атмосферы
Все, что мы можем наблюдать на Сатурне, это внешние слои атмосферы. Эти слои такие же сложные по своей структуре, как и на Юпитере. Однако деталей в них наблюдается гораздо меньше. Вдобавок и сами детали, как правило, малоконтрастные и нечеткие.
Атмосфера Сатурна показывает гораздо больше деталей, если рассматривать ее в инфракрасном свете. Этот снимок, полученный зондом «Кассини», раскрашен в искусственные цвета. Фото: NASAСвязано это прежде всего с тем, что Сатурн находится дальше от Солнца, чем Юпитер. Поэтому верхняя атмосфера Сатурна гораздо холоднее, чем у Юпитера. В результате здесь образуется плотный слой тумана, который скрывает структуру лежащих ниже облаков и поясов.
Но есть и другая причина: ветры на Сатурне дуют гораздо сильнее, чем на Юпитере.
Они способны быстро разрушить любые ураганы и циклоны, постоянно как бы сглаживая атмосферу.
Дымка в атмосфере Сатурна не является полностью непроницаемой. Сквозь нее видны облака, лежащие ниже. Цвет облаков представляет собой смесь оттенков желтого, серого и коричневого цветов. Структура облаков хорошо видна на фотографиях космического аппарата «Кассини», который работал на орбите Сатурна с 2004 по 2017 годы.
Динамика атмосферы
Атмосфера на Сатурне находится все время в движении. Это заметно даже в любительские телескопы. В инструмент с объективом в 90 — 100 мм можно увидеть, что диск Сатурна разделен на пояса или зоны. Движение облаков в этих поясах происходит с разной скоростью. В экваториальных областях скорость ветра может достигать 500 метров в секунду! А в умеренных широтах эта скорость падает практически до нуля.
Пояса и зоны СатурнаЗоны Сатурна. Их полезно знать, если вы собираетесь наблюдать планету в телескоп. Источник: astronom.
ruКлассификация зон и поясов Сатурна
ЮПШ — Южная полярная шапка
СПШ — Северная полярная шапка
ЮЮУП — Юго-южный умеренный пояс
ЮУП — Южный умеренный пояс
ЮЭП — Южный экваториальный пояс
ЭП — Экваториальная полоса
СЭП — Северный экваториальный пояс
СУП — Северный умеренный пояс
ССУП — Северо-северный умеренный пояс
ЮЮУЗ — Юго-южная умеренная зона
ЮУЗ — Южная умеренная зона
ЮТЗ — Южная тропическая зона
ЭЗ — Экваториальная зона
СТЗ — Северная тропическая зона
СУЗ — Северная умеренная зона
ССУЗ — Северо-северная умеренная зона
Циклоны, вихри и ураганы — частое явление в атмосфере Сатурна. Размеры некоторых циклонов поражают воображение.
Одна из причин их появления кроется в смене времен года. Например, в 2011 году в северное полушарие Сатурна пришла весна, и оно стало лучше прогреваться Солнцем. В результате усилилось перемешивание холодных и теплых слоев атмосферы. В конце концов, это ознаменовалось появлением гигантского шторма, который бушевал на площади, превышающей площадь Земли.
Также можно вспомнить другой известный ураган на Сатурне — знаменитый шестиугольник на северном полюсе планеты. Это настоящий монстр: наша Земля могла бы запросто провалиться в него целиком!
И все же трудно объяснить появление вихрей исключительно влиянием Солнца. На Сатурне, как и на Юпитере, зарождение ураганов определяется источниками энергии, спрятанными глубоко в атмосфере. До конца природа этих источников еще не ясна.
На глубине
С глубиной плотность атмосферы быстро растет. Ясно, что облака вместе с атмосферой сильно ослабляют солнечный свет.
Предполагается, что на глубине 350 км под поверхностью облаков совершенно темно. Однако, чтобы утверждать уверенно, нужно знать точные характеристики рассеяния света в атмосфере.
Состав атмосферы Сатурна
Давление на поверхности (на ядре): >>1000 бар
Температура на уровне давления 1 бар: 134 K (-139° C)
Температура на уровне давления 0,1 бар: 84 K (-189° C)
Плотность на уровне 1 бар: 0.19 кг/м³
Высота однородной атмосферы: 59,5 км
Относительная молекулярная масса атмосферы Сатурна: 2,07
Скорость ветра
До 500 м/с (на широтах <30°)
До 150 m/s (на широтах >30°; сравнимо с ураганными ветрами на Земле)
Состав атмосферы (по объему)
Основные элементы:
Молекулярный водород (h3) — 96,3%
Гелий (He) — 3,25%
Прочие элементы:
Метан (Ch5) — 0,45%
Аммиак (Nh4) — 0,0125%
Дейтерий (HD) — 0,0110%
Этан (C2H6) — 0,0007%
Аэрозоли: аммиачный лед, водяной лед, гидросульфид аммония
Данные NASA.
Атмосфера Сатурна: весь путь вниз
Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот как это работает.
Сатурн не просто так известен как газовый гигант. У планеты нет твердой поверхности, поэтому переход между мутной атмосферой и недрами неточен.
Особенно сильный струйный поток проходит через северное полушарие Сатурна на этом изображении в искусственных цветах с космического корабля НАСА «Кассини». Изображение было получено 13 января 2008 года, когда Кассини находился примерно в 810 000 миль (1,3 миллиона километров) от Сатурна. (Изображение предоставлено NASA/JPL-Caltech/SSI)Состав атмосферы
Сатурн состоит преимущественно из водорода, который он захватил на ранних стадиях своего формирования. Большую часть оставшегося состава составляет гелий. Другие элементы, такие как метан и аммиак, встречаются в малых дозах. Азот и кислород также смешиваются в атмосфере.
Хотя гелий составляет почти четверть массы планеты, сама атмосфера состоит только из 7 процентов гелия. Это означает, что большая часть гелия планеты тонет в водороде.
Расстояние до Сатурна от Солнца делает эти газы и температуру планеты низкими. Следы воды присутствуют в атмосфере, но преимущественно в виде льда.
Поверхность Сатурна определяется областью, где давление планеты достигает одного бара, что эквивалентно давлению на уровне моря на Земле.
Климат и погода
Как и Юпитер, Сатурн может похвастаться слоями облаков. Но полосы окольцованной планеты менее ошеломительны, чем ее родная сестра с более яркими полосами. Полосы на Сатурне шире, особенно вблизи экватора. Более холодные пояса, где газы поднимаются, известны как зоны, в то время как газ в более теплых поясах падает обратно к планетам. Сатурн содержит больше серы, чем Юпитер, что придает его зонам и поясам оранжево-дымчатый оттенок.
Температура и давление Сатурна увеличиваются от внешней части планеты к ее центру, изменяя состав облаков.
Верхние слои облаков состоят из аммиачного льда. Двигаясь к ядру, образуются облака водяного льда с перемешанными полосами льда гидросульфида аммония. В нижних слоях Сатурна наблюдается более высокая температура и давление. Здесь обнаружены капли воды, смешанные с аммиаком.
Сатурн может похвастаться одними из самых быстрых ветров в Солнечной системе. Миссия НАСА «Вояджер» измерила ветры, движущиеся со скоростью более 1100 миль в час (1800 км/ч) на экваторе планеты, в основном в восточном направлении. Скорость ветра уменьшается на больших высотах.
Облака на Сатурне
Атмосфера Сатурна отличается некоторыми уникальными особенностями. Когда в начале 1980-х миссии «Вояджер» отправились к планете, они сфотографировали облачное образование в форме шестиугольника возле северного полюса. Двадцать пять лет спустя инфракрасные изображения, сделанные «Кассини», показали, что шторм все еще вращается, приводимый в действие реактивными потоками, которые разгоняют его до скорости около 220 миль в час (100 метров в секунду).
Продолжительный шторм диаметром 15 000 миль (25 000 км) может легко удержать одну или две Земли.
Другие особенности Сатурна менее долговечны. Гигантские грозы, известные как Великие белые пятна, случаются раз в год на Сатурне — то есть раз в три десятилетия на Земле — во время летнего солнцестояния в северном полушарии.
— Нола Тейлор Редд, автор SPACE.com
Связанный:
- Насколько велик Сатурн?
- Как далеко Сатурн?
- Какова температура Сатурна?
- Из чего сделан Сатурн?
- Как образовался Сатурн?
Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].
Получайте последние космические новости и последние новости о запусках ракет, наблюдениях за небом и многом другом!
Свяжитесь со мной, чтобы сообщить о новостях и предложениях от других брендов Future.
Получайте электронные письма от нас от имени наших надежных партнеров или спонсоров. Нола Тейлор Тиллман — автор статей для Space.com. Она любит все, что связано с космосом и астрономией, и наслаждается возможностью узнать больше. Она имеет степень бакалавра английского языка и астрофизики в колледже Агнес Скотт и проходила стажировку в журнале Sky & Telescope. В свободное время она обучает своих четверых детей дома. Подпишитесь на нее в Твиттере @NolaTReddСатурн
Сатурн — шестая планета от Солнца и является вторым по величине в Солнечной системе с экваториальным диаметр 119 300 километров. Многое из того, что известно о планете, из-за «Вояджера» разведки в 1980-81 гг. Его день длится 10 часов 39 минут, а в на расстоянии 9,5 а.е. требуется 29,5 земных лет, чтобы совершить оборот вокруг Солнце. Масса Сатурна равна 95 массам Земли, а радиус равен 4,6 радиуса Земли.
Атмосфера состоит в основном из водорода (94%) с небольшим количеством
гелий (6%) и метан. Сатурн — единственная планета менее плотная, чем вода
(0,7 г/куб.
Одной из наиболее очевидных особенностей является система колец Сатурна. Склонен к
27 градусов, кольца можно увидеть под разными углами в течение года Сатурна.
Последний раз самолет пересекал границу в 2009 году.
HiRes Ring Image
Атмосфера Сатурна :
Черты Сатурна туманны, потому что его атмосфера плотнее. На Юпитер, его масса больше, поэтому его гравитация выше и атмосфера сжата до 75 км в толщину. На Сатурне малая масса означает меньшую гравитацию и толще атмосферы на высоте 300 км от вершины на дно.
Изображение Кассини в ложных цветах (Изображение предоставлено NASA/JPL-Caltech/SSI)
ниже). Вблизи экватора она достигает
скорость 1100 миль в час. Ветер дует преимущественно восточный
направление. Самые сильные ветры наблюдаются вблизи экватора и скорость
падает равномерно в более высоких широтах. На широтах выше 35
градусов, ветры чередуются с восточным и западным по мере увеличения широты.Этот фильм снят космическим аппаратом Хаббл Телескоп показывает редкий шторм в виде белого наконечника стрелы. особенность вблизи экватора планеты. Шторм вызван апвеллингом более теплого воздуха, похожего на земную грозу. Протяженность восток-запад этой бури равен диаметру Земли (около 12 700 километров). Изображения Хаббла достаточно четкие, чтобы показать, что Сатурн господствующие ветры образуют темный «клин», врезающийся в западную (слева) стороне яркого центрального облака.
Выход излучения Сатурна :
Как и Юпитер, Сатурн излучает больше энергии, чем поглощает.
Солнце. На самом деле он излучает в 2,3 раза больше энергии, чем получает. Юпитера
остаточное тепло — это остаточная энергия со времени образования.
Но с тех пор
Сатурн менее массивен, чем Юпитер, у него должно быть меньше остаточной энергии.
тем не менее, он излучает на больше, чем Юпитер на .
Ответ на эту дилемму лежит в отсутствующем гелии в Сатурне. атмосфера. Большинство юпитерианских миров имеют то, что называется первобытным изобилие; 90% водорода, 9% гелия и следы всего остального. Этот такое же изобилие элементов, из которого состоит вся Вселенная. Заметьте, что внутренние миры сильно различаются по изобилию из-за меняется от слишком близкого к Солнцу и слишком теплого (они эволюционировали в их текущее состояние). Но юпитерианские миры имеют тот же состав теперь, когда они образовались. Но Сатурну не хватает гелия. Его состав 94 % водорода и 6 % гелия, часть гелия отсутствует в атмосфера.
Процесс был следующим:
Результат — более теплое ядро и недостаток гелия в верхних слоях атмосферы.
Сатурна.
Интерьер Сатурна :
Сатурн более сплюснут, чем Юпитер. Отсюда делаем вывод, что его концентрация массы в центре меньше, чем у Юпитера. Примечание это не то же самое утверждение, что его каменное ядро меньше. Фактически, ядра Юпитера и Сатурна подобны. Сатурн имеет гораздо меньший оболочка из металлического водорода, т.е. более тонкая металлическая водородная мантия, более толстая молекулярная водородная «кора».
Магнитное поле Сатурна :
Магнитное поле Сатурна в 8000 раз сильнее земного. магнитное поле. Это довольно сильно, но меньше 1/2 Юпитера. напряженность магнитного поля из-за того, что металлический водород Сатурна оболочка меньше, чем у Юпитера.
Магнитосфера Сатурна меньше, и нет токового слоя, подобного
Юпитера. Это связано с двумя причинами; 1) магнитное поле меньше
сильный, поэтому магнитосфера меньше, и 2) кольца
Сатурн служит для гашения заряженных частиц, которые, как мы видели, связаны
с системой Юпитера.
На этом изображении показано первое изображение снято яркое полярное сияние на северном и южном полюсах Сатурна, как видно в дальнем ультрафиолетовом свете космическим телескопом Хаббла. Аврора это образуются в виде захваченных заряженных частиц, выпадающих из магнитосферы сталкиваются с атмосферными газами. Хаббл разрешает светящуюся круглую полосу с центром на северном полюсе, где огромная завеса полярных сияний поднимается до как 2000 километров над вершинами облаков. Этот занавес быстро менялся в яркость и протяженность за двухчасовой период наблюдений HST.
Сатурн также окружен обширной системой спутников.
Характеристики некоторых спутников:
Посадка Гюйгенса на Титан
