Период вращения Сатурна

Сатурн считается одной из самых узнаваемых планет, благодаря наличию колец. Однако в то же время — это один из наименее изученных объектов солнечной системы. Некоторый ряд особенностей влияет на период вращения Сатурна по солнечной орбите и вокруг своей оси.

Общие данные и состав планеты

Это шестая по счёту планета Солнечной системы, относящаяся к газовым гигантам. Данный космический объект состоит на 90% из водорода. Также в состав входят гелий, метан и аммиак. Соответственно, планета не имеет твёрдой оболочки, а представляет огромный шар. Внутренняя часть представлена твёрдым ядром, состоящим из железа, никеля, льда. Для атмосферы характерны сильнейшие ветры и мощные ураганы.
Кроме того, одной отличительной особенностью данного космического объекта является плотность. Внешний газообразный слой имеет среднюю плотность 0,687 г/см3. Таким образом, газовый гигант является уникальным в нашей системе, имеющим показатель плотности меньше, чем у воды.

«Вояджер-1» сфотографировал Сатурн, 18 октября1980 года, 34 миллиона километров от планеты.

Орбитальные характеристики

Расстояние между Солнцем и газовым гигантом в среднем составляет 1430 млн км. Это значит, что свет достигает поверхности планеты примерно за полтора часа. Средняя скорость движения составляет 9,69 км/с, а период вращения Сатурна по солнечной орбите 29,5 лет по земным меркам.


Срок движения вокруг оси также имеет особенности. Экваториальная область вращается со скоростью 10 часов 14 минут, а полярные части – 10 часов 39 минут. Причиной такой разницы является то, что в составе данного космического объекта доминирует газ. Кроме того, такая большая скорость вращения влияет на планетарную форму – она становится более сплющенной и имеет форму сфероида.

Наклон оси Сатурна составляет 26,73º. Благодаря такому наклону на планете существует смена времён года, однако этот красивейший объект расположился слишком далеко от Солнца, чтобы заметить разницу в сезонах.

Возможно, когда-нибудь человечеству придётся покинуть родную Землю и изучение далёких миров – это приоритетная задача, которая спасёт человеческий род от гибели.

Похожие новости:

Не забывайте делиться. Спасибо.

cosmosplanet.ru

Планета Сатурн - орбита, период обращения, сезонность Сатурн

В настоящее время наука продвинулась далеко в объяснении физики космоса. Определяющий вклад в развитие этой науки внесли И. Ньютон и И. Кеплер.

Ньютон сформулировал закон всемирного тяготения, с помощью которого объяснил характер и причину движения небесных тел. Закон всемирного тяготения гласит, что материальные тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. Материальной частицей обозначают вещество в каком-либо из трёх физических состояний (твёрдое, газообразное, жидкое).

Закон всемирного тяготения

Закон распространяется как на частицы с незначительной массой, так и на крупные тела. Существуют различные силы, которые обуславливают движения планет.

Наибольшей массой в солнечной системе обладает Солнце. Оно притягивает к себе все планеты солнечной системы, задавая им определённую траекторию движения.

Законы Кеплера

Важный вклад внёс И. Кеплер. Он сформулировал три закона, описывающих движение планет:

1) Планеты движутся по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.

1-й закон Кеплера

2) Планета движется в плоскости, которая проходит через центр Солнца. Радиус-вектор, соединяющий Солнце и планету, за равные промежутки времени описывает равные плоскости. Чем ближе планета к Солнцу, тем быстрее она двигается.

2-й закон Кеплера

3) Квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца относятся, как кубы больших полуосей орбит планет. Орбиты небесных тел имеют точку, в которой тело наиболее близко к Солнцу и ту, в которой оно наиболее удалено от звезды. Отрезок, который соединяет эти точки, называется большой полуосью.

3-й закон Кеплера

С помощью законов Кеплера вычисляют траекторию движения планет.

Орбита и вращение

Орбитой называют траекторию движения небесного тела вокруг другого объекта, обладающей большей массой. Измеряется она в километрах, либо в астрономических единицах (одна астрономическая единица равна среднему расстоянию от Земли до Солнца). Орбита может иметь форму окружности, эллипса, параболы или гиперболы.

Под словосочетанием «орбита Сатурна» понимают траекторию движения этой планеты вокруг Солнца.  Орбита Сатурна представляет собой эллипс.

В астрономии существует понятие перигелий. Это ближняя к Солнцу точка орбиты. Перигелий Сатурна составляет 1 353 млн км от Солнца. Наиболее удаленная точка орбиты от Солнца называется афелий. В этой точке расстояние до Солнца равно 1 513 млн км. Средняя орбитальная скорость равна 9,69 км/сек. Свет Солнца достигает планету за 1 час 20 мин.

Орбита Сатурна

Орбитальный период Сатурна

Орбитальный период — это время, за которое Сатурн делает полный оборот вокруг Солнца.  Ещё данное явления называют сидерический период обращения или сидерический год. Сидерический год или период обращения Сатурна вокруг Солнца равен 29,46 лет – 10 759 земных дней.

Продолжительность года

Продолжительность года на Сатурне равна 29,46 земных лет или 10 759 дням земных суток.

Продолжительность суток

Масса Сатурна больше, чем у Земли. Но из-за большой скорости вращения вокруг своей оси день на газовом гиганте короче земного. Период обращения Сатурна вокруг своей оси составляет 10 часов 34 минуты и 13 секунд.

Характер перемещения атмосферы Сатурна обуславливают неодинаковую продолжительность суток в разных частях планеты. 

Дело в том, что его различные части двигаются с разной скоростью, тогда как магнитный полюс и ось вращения выровнены. Поэтому скорость вращения Сатурна вокруг своей оси может быть определена несколькими путями.

Учёные применяют три способа отсчета.

Первый способ охватывает зоны Южного и Северного экваториальных поясов. Сутки здесь длятся 10 ч. 14 минут.

Второй способ основан на изучении остальных зон Сатурна. Здесь длительность суток равна 10 ч. 38 минут.

При третьем способе ученые используют радиоизлучение для измерения продолжительности суток. Они равны 10 ч. 39 минут.

Космические летательные аппараты, запущенные для исследований Сатурна давали и другие данные. Так «Вояджеры» указали на продолжительность суток в 10 ч. 45 минут.

Сезонные изменения

Сатурн, как и Земля, имеет свои времена года. Они длятся около 7 земных лет. Смена времён года на Сатурне схожа с земной. Определить её можно наблюдая за кольцами планеты. В определенный промежуток времени они становятся полностью видны с Земли, в другие же дни заметна их небольшая часть.

Когда кольца обращены к Солнцу, они отбрасывают тень на планету, закрывая её от солнечных лучей. Это означает наступление зимы на Сатурне.

Смена времён года вызывает большие перепады температур. Изменяется и цвет газового гиганта. Те его части, где наступает зима, становятся голубоватыми. Эти изменения вызваны уменьшением интенсивности ультрафиолетового излучения – зимой оно снижается, а летом становится больше.

Орбитальный и осевой наклоны Сатурна

Осевым углом наклона называют угол между плоскостью экватора и его орбитой. Для его определения существует два способа:

1) С помощью Северного полюса небесных тел. Здесь под Северным полюсом понимается то? что находится на северной стороне Солнечной системы.

2) Определяя Северный полюс с помощью правого правила.

Определение осевого наклона Сатурна имеет ряд сложностей. Эта планета представляет собой шар из водорода и гелия. Она не имеет твёрдой основы, что усложняет наблюдения. Различные части Сатурна двигаются с разной скоростью.  Так ученые получили разные данные о продолжительности суток на планете. Осевой наклон Сатурна составляет 26,73 градусов.

Осевой наклон Сатурна

 

Первая космическая скорость

Первая космическая скорость Сатурна – это физическая величина, которая показывает, какую скорость должен иметь объект для движения по орбите вокруг Сатурна. Такой объект не сможет упасть на планету или улететь в космос.

Чтобы найти первую космическую скорость нужно знать массу объекта, радиус гравитационную постоянную Сатурна. Эта величина равна 25 км в секунду.

oplanetah.ru

УГЛОВЫЕ СКОРОСТИ СУТОЧНОГО ВРАЩЕНИЯ ПЛАНЕТ НА ВЗАИМНЫХ ОРБИТАХ

ANGULAR VELOCITY OF PLANETSDAILY ROTATION ON MUTUAL ORBITS

Victor Yudin

сandidate of Engineering Sciences, Kotel'nikov Institute of Radioengineering and Electronics of Russian academy of sciences, Ulyanovsk branch, chief engineer, Russia, Ulyanovsk

 

АННОТАЦИЯ

Показана связь между размерами планет, их угловыми скоростями вращения вокруг своей оси и расстояниями от Солнца до планет. Предложен механизм вращения планет, основанный на взаимодействия между процессами на Солнце и физическими характеристиками планет.

ABSTRACT

The article shows connection between the size of planets, their angular velocity around the axis and between the distances of the planets to the Sun. It considered the rotation mechanism of planets, based on correlation between the processes on the Sun and the physical characteristics of the planets.

 

Ключевые слова: планета, угловая скорость, суточное вращение, орбита.

Keywords: planet; angular velocity; daily rotation; orbit.

 

Нестабильность суточного вращения Земли оказывает дополнительное влияние на изменение погодных условий на планете. Причинами, вызывающими нестабильность вращения, могут быть как изменения на планете ряда физических факторов, так и изменения, происходящие на Солнце и в космическом пространстве Солнечной системы [1, с. 6–16]. Однако до настоящего времени неизвестна причина, вызывающая вращение планет вокруг своей оси. Попытаемся приблизиться к пониманию возможных причин, приводящих к суточному вращению планет Солнечной системы. Для этого рассмотрим, как соотносятся между собой размеры планет, их угловые скорости вращения вокруг своей оси и расстояния от Солнца до планет на основе известных физических характеристиках планет.

Составим таблицу 1, содержащую известные необходимые справочные физические характеристики планет (обычных и карликовых) Солнечной системы, вращающихся вокруг Солнца по гелиоцентрическим орбитам. Из карликовых планет была выбрана Церера, так как она имеет форму шара. Остальные карликовые планеты по своей форме соответствуют астероидам, что вызывает иную угловую скорость суточного вращения, как если бы эти астероиды были по форме шара.

Таблица 1.

Физические характеристики планет

п/п

Название

планеты

Радиус планеты r, км

Период суточного вращения планет, Т

Угловая скорость суточного вращения планет ω=2π/Тчас,

ч-1

Радиус гелиоцентрической орбиты R

 (расстояние от Солнца),

а.е.

1

2

3

4

5

6

7

1

Меркурий

2489

58,7 земных суток

0,0045

0,39

1,808·10-6

2

Земля

6378

23 час 56 мин 4,1 сек

0,2624

1

4,108·10-5

3

Марс

3397

24 час 37 мин

0,2551

1,52

7,507·10-5

4

Церера

480

9 час 4 мин

0,69

2,77

1,438·10-3

5

Юпитер

71400

9 час 55 мин

0,6331

5,2

8,866·10-6

6

Сатурн

58232

10 час 40 мин 30 сек

0,5886

9,54

1,011·10-5

7

Нептун

24300

16 час 03 мин

0,3913

30,06

1,609·10-5

 

 

Направление вращения вокруг своей оси приведенных в таблице 1 планет совпадает с направлением вращения Солнца. В таблице опущены планеты, которые имеют противоположное направление вращения. Отношение угловой скорости суточного вращения планет к собственным радиусам планет ω/r в зависимости от расстояния до Солнца R в астрономических единицах (а.е.), показано на рис. 1.

 

Рисунок 1. Зависимость отношений угловых скоростей планет к собственным радиусам от расстояния до Солнца

 

Из таблицы 1 и рис. 1 видно, что отношения ω/r для Меркурия, Земли и Марса лежат на прямой f1(ω/r) = a1R + b1, а для Юпитера, Сатурна и Нептуна на прямой f2(ω/r) = a2R + b2. График зависимости имеет явно выраженный максимум отношения ω/r для Цереры в поясе астероидов, многократно превышающий отношения ω/r для остальных планет. Следует отметить, для других астероидов пояса отношения ω/r имеет один порядок с Церерой. Умножим полученные отношения ω/r (столбец 7 таблицы 1) на постоянную величину, например, на радиус Земли rЗ, получим угловые скорости вращения вокруг своей оси Земли на орбитах планет Солнечной системы:

.                                                              (1)

Таким образом, угловая скорость вращения произвольно выбранной планеты ωпл на разных орбитах будет определяться из отношения . В таблице 2 приведены угловые скорости суточного вращения планет ωпл Солнечной системы на взаимных орбитах.

Таблица 2.

Угловые скорости суточного вращения планет на взаимных орбитах

Планета

Радиус планеты ri, км

, ч-1∙ км-1

Угловые скорости по орбитам планет ωi, ч-1

Меркурий

Земля

Марс

Церера

Юпитер

Сатурн

Нептун

Меркурий

2489

0,0018×10-3

0,005

0,012

0,006

0,001

0,129

0,108

0,044

Земля

6378

0,0411×10-3

0,102

0,262

0,140

0,020

2,933

2,465

0,998

Марс

3397

0,0751×10-3

0,187

0,479

0,255

0,036

5,360

4,504

1,824

Церера

480

1,438×10-3

3,579

9,172

4,885

0,690

102,673

86,280

34,943

Юпитер

71400

0,0089×10-3

0,022

0,057

0,030

0,004

0,633

0,532

0,215

Сатурн

58232

0,0108×10-3

0,027

0,069

0,037

0,005

0,771

0,648

0,262

Нептун

24300

0,0161×10-3

0,040

0,103

0,055

0,008

1,149

0,965

0,391

 

 

На рис. 2 показаны зависимости угловой скорости планет ωпл от расстояния до Солнца R.

 

Рисунок 2. Угловые скорости суточного вращения планет на взаимных орбитах

 

Из рис. 2 видно, что вокруг Солнца существует шаровая поверхность на расстоянии примерно 2,7 а.е. от Солнца, при попадании на которую планеты имеют наибольшую угловую скорость вращения вокруг своей оси. При этом планета может быть разрушена, аналогично разрыву махового колеса при превышении предельной скорости вращения, что и объясняет появление пояса астероидов. Чем больше размер планеты, тем больше её угловая скорость суточного вращения и больше вероятность разрушения.

То, что угловые скорости ω лежат на прямой линии уже говорит о не случайном характере связи между размерами планет, их угловыми скоростями вращения вокруг своей оси и расстояниями от Солнца до планет, однако не объясняет причины возникновения суточного вращения. К предлагаемому далее механизму вращения планет могут быть причастны физические воздействия, природа которых неизвестна. По сути, чтобы получить вид зависимости, показанный на рис. 1, и следуя принципу «не следует привлекать новые сущности без крайней на то необходимости», достаточно иметь две гладкие кривые, одна их которых монотонно убывает (кривая 1 на рис. 3), а вторая монотонно возрастает (кривая 2 на рис. 3). Перемножение этих кривых даст известную зависимость f(ω/r) на рис. 1. Обе кривые пересекаются на орбите Цереры.

 

Рисунок 3. Взаимодействие процессов на Солнце и физических характеристик планет Солнечной системы

 

Кривую 1 можно интерпретировать как физическое воздействие на планеты со стороны Солнца. Кривая 2 отражает общее для всех планет изменение физической величины, состояния или процесса. Например, к кривой 1 можно отнести потоки нейтрино, солнечного ветра и т. д. К кривой 2 можно отнести наличие химического элемента, его состояние, строение планет, особенности атмосферы, физические поля и другое.

Таким образом, можно объединить в одно взаимодействие процессы на Солнце и физические характеристики планет, влияние взаимодействия на угловую скорость суточного вращение планет Солнечной системы и, как следствие, на неравномерность вращения.

 

Список литературы:

  1. Киселёв В.М. Вращение Земли от архея до наших дней: монография / В.М. Киселёв. – Красноярск: Сиб. фед. ун-т, 2015. – 262 с.

sibac.info

Astro-world ­ Сатурн


Сатурн виден на небе в виде светила второй звёздной величины (хорошо различимая, но не особенно привлекающая внимание "звёздочка").
Сатурн отстоит от Солнца на 9,54 а.е. От Солнца до него в среднем - 1 426 980 000 км.
Год на Сатурне длится 29,46 земного года (примерно 30 земных лет).
Скорость движения вокруг Солнца - 9,64 км/с. В три с лишним раза медленней Земли.
Орбита Сатурна почти круговая (эксцентриситет - 0,056).
Угол наклона орбиты почти сходен с земным (отличие на 2,5 градуса).
Масса Сатурна - 95,1 земной массы. Это вторая по массе планета Солнечной системы.
Диаметр Сатурна на экваторе - 9,4 земного. По диаметру и объёму он очень близок к Юпитеру. Планета сильно сплюснута, и для неё указывают два диаметра: экваториальный - 120 536 км, полярный - 108 728 км (недавние уточнённые данные). Сплюснутость Сатурна тоже видна в мощный телескоп на глаз. Объём Сатурна в 734 раза больше земного.

Сатурн тоже во много раз уступает Земле по плотности. Это наименее плотная планета. Средняя плотность - 0,69 г/куб.см (земная - 5,5). Если Юпитер лишь чуть-чуть плотнее воды, то Сатурн даже уступает воде! Причины этого - изначальный элементный состав (преобладают лёгкие водород и гелий).

h3: 96.3+2.4%
He: 3.25+2.4%
Ch5: 0.45+0.2%
Nh4: 0.0125+0.075%
HD: 0.011+0.0058%
C2H6: 0.0007+0.00015%

Сила тяжести на периферии Сатурна (в верхней части облачного слоя) составляет всего 0,925 земной, хотя планета в 95 раз массивнее Земли! Это происходит из-за удалённости облачного слоя от центра этой рыхлой планеты. Мы бы в этих облаках в гравитационном смысле ощущали бы себя, как дома.

Сатурн, как и другие планеты-гиганты, быстро вращается вокруг своей оси и делает оборот за 10 часов 14 минут, хотя по объёму грандиозен, как и Юпитер. Отсюда следует большая линейная скорость периферийных частей планеты на экваторе, чем объясняется сильная сплюснутость у полюсов.

Ось вращения наклонена к плоскости эклиптики больше, чем у Земли - на 26,7 градусов (у Земли - 23,5). Поэтому на Сатурне есть смена времён года, но её проявления специфичны.
Освещённость Солнцем - 1/90 земной.

Температура на верхушках облаков составляет на Сатурне минус 180 градусов Цельсия (новые уточнённые данные). О температуре твёрдой поверхности говорить не имеет смысла, так как Сатурн - огромный газовый шар с небольшим твёрдым ядром.

Рис.1. Температура атмосферы

Сатурн полосат, но в меньшей степени, чем Юпитер. В экваториальном направлении чередуются полосы различно окрашенных облаков. Экваториальные образования делают поворот вокруг планеты за более короткий срок, чем удалённые от экватора (вращение как у жидкого тела - экватор быстрее), то есть существуют зональные течения атмосферы с различной скоростью. Зоны видны как полосы. На Сатурне тоже довольно бурная погода.

Магнитосфера планеты. Магнитное поле Сатурна более слабое по сравнению с Юпитером. Напряженность магнитного поля на уровне видимых облаков на экваторе 0,2 Гс (на поверхности Земли магнитное поле равно 0,35 Гс).
Магнитосфера Сатурна отличается от юпитерианской (см. изображ. справа). У Сатурна ось вращения совпадает с осью диполя. Некоторые заряженные частицы, двигаясь от полюса к полюсу, проходят через систему колец и поглощаются там льдом и пылью. Поэтому в области колец магнитосфера Сатурна очень пуста - в ней очень мало заряженных частиц.

Рис.2. Магнитосфера планеты.

В середине века были известны 9 спутников Сатурна, в 1967 г. - 10, в 1989 г. - 17, позднее - 18 (рекордное число для планет). Есть даже указания, что спутников 22.

Уникальная особенность Сатурна - очень яркие экваториальные кольца: внешнее; отделённое от него щелью яркое среднее; полупрозрачное внутреннее. Они не соприкасаются с планетой, что доказано ещё Гюйгенсом. Кольца состоят из мелких обломков (камней, пыли). Так как ось вращения планеты наклонена, а год длится почти 30 земных лет, каждые 15 лет кольца Сатурна поворачиваются к нам ребром и как бы исчезают. Отсюда делались выводы, что ширина колец не более 10-15 км. Они оказались во много раз тоньше.

НОВЫЕ СВЕДЕНИЯ

В 1980-1981 годах Сатурн изучался американскими станциями "Вояджер-1" и "Вояджер-2". В 1997 г. запущен международный зонд "Кассини-Гюйгенс", который должен достичь Сатурна в 2004 г. (Подготовка к изучению Титана, 1996 и др.).
На Сатурне имеются пятна, но они несколько иные, чем Красное пятно на Юпитере. Раз в 30 земных лет (раз в год Сатурна) с опозданием на 15 лет всплывает сгусток тёплых газов. Он охлаждается в верхних частях облачного слоя, и свежие кристаллы аммиака образуют белое пятно. Второе аналогичное пятно в последние годы заслонено кольцами, но должно существовать. Пятна Сатурна - результат смены времён года, чего в принципе не может быть на Юпитере, так как его ось почти не наклонена.

Есть на Сатурне и пятно, аналогичное Большому Красному пятну Юпитера, но сравнительно маленькое - это пятно Анне (открыто Анне Бункер по данным "Вояджера").
Вдоль экватора проходит атмосферное течение шириной в десятки тысяч километров и скоростью до 500 м/с. Скорость ураганных ветров на Сатурне достигает 1800 км/час.

У Сатурна сравнительно слабое магнитное поле, а сам он обладает крайне низкой плотностью. Отсюда сделаны выводы, что твёрдое каменистое ядро Сатурна, достаточно велико, но не сильно сжато (меньше сила притяжения). Из-за этого водородные слои отодвинуты от центра, и слой металлического водорода не велик. Далее имеется широкий слой жидкого водорода и атмосфера, состоящая преимущественно из водорода. Довольно много также в атмосфере гелия, а прочих газов (метан, аммиак) мало, но они всё-таки есть, как и предполагали ранее.
В атмосфере Сатурна в январе 1998 г. открыты полярные сияния.

www.astro-world.narod.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о