Содержание

Какая температура на Сатурне? — Космография

Автор EvZol На чтение 5 мин Просмотров 4.1к. Опубликовано

Сатурн располагается в 10 раз дальше от Солнца, чем Земля. В результате на единицу площади планеты падает в 100 раз меньше света, чем на аналогичную площадку на Земле. Очевидно, на Сатурне должно быть очень холодно. Насколько? Если мы хотим знать, какова температура на Сатурне, то вначале должны сделать несколько уточнений.

Содержание

  1. Температуру чего мы измеряем?
  2. Эффективная температура Сатурна
  3. Температура атмосферы Сатурна
  4. Температура стратосферы
  5. Температура тропосферы
  6. Максимальная и минимальная температура на Сатурне
  7. Температура поверхности Сатурна
  8. Температура в недрах Сатурна

Температуру чего мы измеряем?

В случае с нашей родной планетой все просто. Когда мы говорим о температуре Земли в целом, мы имеем в виду среднюю температуру поверхности планеты.

Но у Сатурна нет твердой поверхности, как у Земли! Соответственно, нужно определиться, какая температура нас интересует. Это может быть:

  • Эффективная температура.
  • Температура верхней атмосферы Сатурна.
  • Еще температура облаков Сатурна, причем разных слоев.
  • Температура поверхности Сатурна (см. ниже, что значит «поверхность»).
  • Наконец, температура глубинных слоев атмосферы, которые нельзя наблюдать непосредственно из космоса.

Давайте по порядку.

Эффективная температура Сатурна

По данным «Вояджеров» эффективная температура Сатурна равна 95,0 ± 0,4 К или -178 градусов Цельсия.

О чем идет речь? Сатурн освещается Солнцем. Часть солнечного света отражается, а другая поглощается, нагревая планету. Если бы у Сатурна не было других источников тепла, то рано или поздно наступило бы равновесие, и Сатурн переизлучал бы всю энергию, которую он получает от Солнца, в инфракрасном свете.

Но Сатурн излучает больше, чем получает от Солнца! Если быть точным, то 95 К соответствует излучению тепла мощностью 4,62 Вт/м². Другими словами, Сатурн излучает в 1,78 раза больше тепла, чем получает от Солнца.

Итак, эффективная температура Сатурна равна -178° С. Это средняя температура теплового излучения Сатурна.

Температура атмосферы Сатурна

В атмосфере Сатурна есть стратосфера и тропосфера. Стратосфера — это верхний разреженный слой атмосферы, где, говоря просто, нет погоды. В тропосфере уже наблюдаются климатические и погодные изменения.

Температура стратосферы

В стратосфере температура равна примерно 140 К или чуть выше. Это соответствует -133° С.

Давление в стратосфере Сатурна равно одной тысячной давления на поверхности Земли.

Температура тропосферы

На Сатурне наблюдаются несколько облачных слоев, расположенных на разной высоте.

  • Выше всего располагаются облака, состоящие из мельчайших ледяных кристаллов аммиака (Nh4). Они плавают на границе тропосферы и стратосферы, в области тропопаузы. Давление атмосферы на этой высоте равно примерно 1/10 от давления на поверхности Земли (0,1 бар).
    Температура этих облаков -200°C! Они гораздо холоднее, чем Сатурн в целом. Можно с уверенностью сказать, что это самое холодное место на Сатурне.
  • Второй слой облаков лежит на 100 км ниже и состоит из гидросульфата аммония (Nh5SH). Их температура равна примерно -70°C. Давление атмосферы превышает 1 бар. Это любопытно, потому что за поверхность Сатурна астрономы принимают такой слой атмосферы, где давление равно давлению воздуха на поверхности Земли. Выходит, этот слой облаков находится под поверхностью Сатурна! Тем не менее, мы можем относительно легко наблюдать его из космоса.
  • Наконец, еще на 100-150 км ниже идет слой обычных облаков, состоящих из водяного льда. Давление на этой глубине в 10 раз выше давления земной атмосферы. Температура равна примерно 0 градусов Цельсия. Профиль атмосферы Сатурна. Черная кривая показывает изменение температуры с ростом глубины. Источник: Julius L. Benton, Jr., ALPO Saturn Section

Максимальная и минимальная температура на Сатурне

Как известно, на Сатурне есть смена времен года. Значит, северное и южное полушария планеты освещаются Солнцем по-разному. Половину сатурнианского года лучше освещается северное полушарие, другую половину — южное. С этим связаны вариации температуры в атмосфере планеты. Они могут достигать нескольких десятков градусов.

Температура на Сатурне в зависимости от давления атмосферы (ось Y) и широты (ось X). Видно, что самые холодные области находятся при давлении 0,1 бар. Их температура практически на всех широтах 80 — 90 градусов Кельвина. Верхний график — данные за 2003 год, нижний — за 2008. Изменения связаны с началом весны в северном полушарии Сатурна. Но южное полушарие (правая часть графиков) все еще теплее на обоих рисунках. Источник: Fletcher et al. 2010

Температура поверхности Сатурна

Как уже упоминалось, поверхность Сатурна — это слой атмосферы, где давление равно давлению воздуха на поверхностью Земли. Температура этого слоя равна 134 К или -139°C. Это и есть температура поверхности Сатурна.

Температура в недрах Сатурна

Сатурн в разрезе. Теоретическая модель планеты. Источник: Julius L. Benton, Jr., ALPO Saturn Section/NASA

По мере погружения вглубь атмосферы температура и давление растут. Становится темно. Водород и гелий настолько уплотняются, что сжижаются, переходя из газообразного состояния в жидкое.

На глубине примерно 30000 км под поверхностью достигает 3 миллиона бар. В этих условиях водород переходит в металлическую фазу. Температура на этой глубине — несколько тысяч градусов.

Наконец, в самом центре Сатурна находится железо-каменное ядро. Оно в 2 раза больше Земли и примерно в 20 раз массивнее нашей планеты. Его температура составляет около 12000 градусов.

Температура на планетах Солнечной системы

Если вы собираетесь провести отпуск на другой планете, то важно узнать о возможных климатических перепадах! А если серьезно, то многие люди знают, что у большинства планет в нашей Солнечной системе чрезвычайные температуры, неподходящие для спокойного проживания. Но какие точно температуры на поверхности этих планет? Ниже мы предлагаем небольшой обзор температур планет Солнечной системы.

Меркурий

Меркурий — планета, самая близкая к Солнцу, таким образом, можно было бы предположить, что она постоянно раскалена как печь. Однако не смотря на то, что температура на Меркурии может достигнуть максимальной отметки 427°C, она может также упасть до очень низкой отметки -173°C. Такой большой перепад в температуре Меркурия происходит потому, что у него отсутствует атмосфера.

Венера

Венера, вторая самая близкая планета к Солнцу, имеет самые высокие средние температуры среди планет в нашей Солнечной системе, и ее температура регулярно доходит до отметки 460°C. Венера так раскалена из-за своей близости к Солнцу и своей плотной атмосферы. Атмосфера Венеры состоит из плотных облаков, содержащих углекислый газ и двуокись серы. Это создает сильный парниковый эффект, который удерживает высокую температуру Солнца в ловушке атмосферы и превращает планету в печь.

Земля

Земля — третья планета от Солнца, и до сих пор единственная планета, известная своей способностью поддерживать жизнь. Средняя температура на Земле 7.2°C, но она изменяется большими отклонениями от этого показателя. Самая высокая температура, когда-либо зарегистрированная на Земле, была 70.7°C в Иране. Самая низкая температура была зафиксирована в Антарктиде, и она достигает -91.2°C.

Марс

Марс является холодным, потому что он, во-первых, не имеет атмосферы для сохранения высокой температуры, а во вторых — находится относительно далеко от Солнца. Поскольку у Марса эллиптическая орбита (он становится намного ближе к Солнцу в некоторых точках орбиты), то в течение лета его температура может отклонятся на 30°C от нормы в северных и южных полушариях. Минимальная температура на Марсе приблизительно -140°C, а самая высокая 20°C.

Юпитер

У Юпитера нет никакой твердой поверхности, так как он — газовый гигант, таким образом, у него нет и никакой поверхностной температуры. Наверху облаков Юпитера температура около -145°C. Когда Вы спускаетесь ближе к центру планеты, то температура увеличивается. В точке, где атмосферное давление в десять раз больше по сравнению с таковым на Земле, температура 21°C, которую некоторые ученые шутя называют «комнатной температурой». В ядре планеты температура намного выше и достигает приблизительно 24000°C. Для сравнения стоит отметить, что ядро Юпитера горячее, чем поверхность Солнца.

Интересно, что в атмосфере Юпитера была обнаружена «тепловая волна» в 700 градусов по Цельсию, простирающаяся на 130 000 километров (10 диаметров Земли).

Сатурн

Как и на Юпитере, температура в верхних слоях атмосферы Сатурна остается очень низкой – доходит приблизительно до -175°C – и увеличивается по мере приближения к центру планеты (до 11700°C в ядре). Сатурн, фактически, сам генерирует тепло. Он вырабатывает в 2,5 раза больше энергии, чем получает от Солнца.

Уран

Уран — это самая холодная планета с самой низкой зарегистрированной температурой -224°C. Хотя Уран далек от Солнца, это не является единственной причиной его низкой температуры. Все другие газовые гиганты в нашей Солнечной системе испускают из своих ядер больше тепла, чем они получают от Солнца. Уран имеет ядро с температурой приблизительно 4737°C, что является только одной пятой температуры ядра Юпитера.

Нептун

С температурами, доходящими до -218°C в верхней атмосфере Нептуна, эта планета является одной из самых холодных в нашей Солнечной системе. Как и у газовых гигантов, у Нептуна есть намного более горячее ядро, которое имеет температуру около 7000°C.

Плутон

Температура поверхности -229°C. Обратите внимание, что Плутон с 2006 года не попадает под классификацию планет (см. почему).

Ниже приведен график, на котором показан диапазон температур планет в Цельсия (°C).

Температура планет в Солнечной системе

Итак, вот результаты нашего обзора:

  • Венера 464°C
  • Меркурий 167°C
  • Земля 7.2°C, но есть большие отклонения.
  • Марс -65°C
  • Юпитер -110°C
  • Сатурн -140°C
  • Уран -195°C
  • Нептун -200°C
  • Двойная система Плутон -225°C

Температура Сатурна: одна крутая планета

Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать комиссионные. Вот как это работает.

При средней температуре минус 288 градусов по Фаренгейту (минус 178 градусов по Цельсию) Сатурн — довольно крутая планета. Хотя есть небольшие различия при движении от экватора к полюсам, большая часть колебаний температуры Сатурна горизонтальна. Это потому, что большая часть тепла планеты исходит из ее недр, а не от солнца.

Эти красные, оранжевые и зеленые облака (ложный цвет) в северном полушарии Сатурна указывают на хвост мощного шторма, который начался в декабре 2010 года. Даже после того, как видимые признаки шторма начали исчезать, инфракрасные измерения продолжали выявлять мощные эффекты за работой в стратосфере Сатурна. (Изображение предоставлено NASA/JPL-Caltech/Институт космических наук)

Слои газа

Сатурн в основном состоит из водорода с небольшим количеством гелия. Такие газы, как сера, метан, аммиак, азот и кислород, находятся в атмосфере планеты, образуя разноцветные полосы.

Температура в атмосфере Сатурна увеличивается вместе с давлением по мере приближения к центру.

Как газовая планета-гигант, Сатурн не имеет твердой почвы; Ученые установили поверхность планеты в точке, где давление равно давлению на уровне моря на Земле.

Сатурн содержит три слоя облаков. Верхние слои аммиачного льда имеют температуру от минус 280 F (минус 173 C) до минус 170 F (113 C). Следующий слой содержит водяной лед с температурой от минус 127 F (минус 88 C) до 26 F (минус 3 C). Температура в нижних слоях поднимается до 134 F (57 C). Давление в этом регионе такое же, как и в нескольких милях под земным океаном.

Когда «Вояджер-2» отправился к окруженной кольцами планете, он обнаружил, что температура вблизи северного полюса была примерно на 18 F (10 C) ниже, чем в средних широтах, и эта разница может быть сезонной.

Источники тепла

Сатурн содержит каменистое ядро ​​массой от 10 до 20 масс Земли, окруженное жидким металлическим водородом. Это массивное ядро, вероятно, было первой частью созданной планеты, и оно улавливало газ по мере формирования планеты.

Удаляясь от ядра, жидкий водород становится менее металлическим, постепенно переходя в газообразное состояние по мере удаления от центра планеты.

Температура внутри может достигать 21 000 F (11 700 C). Поскольку расстояние до Сатурна от Солнца составляет в среднем 886 миллионов миль (1,4 миллиарда километров), большая часть тепла планеты исходит от ее ядра. Сатурн излучает в космос более чем в два раза больше тепла, чем получает от Солнца. Большая часть тепла вызвана гравитационным сжатием планеты, но ученые предполагают, что часть его может исходить от трения, создаваемого гелием, погружающимся в недра планеты.

— Нола Тейлор Редд, автор SPACE.com

Связанный:

  • Насколько велик Сатурн?
  • Как далеко Сатурн?
  • Атмосфера Сатурна
  • Из чего состоит 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: community@space. com.

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 @NolaTRedd

температурных диапазонов Сатурна | Наука

••• vjanez/iStock/GettyImages

Обновлено 21 апреля 2018 г.

Автор Chris Deziel

Из-за близости к Солнцу температура поверхности Земли широко варьируется от полюсов до экватора, но ситуация иная. на Сатурне, где солнце появляется на небе как яркая звезда. На поверхности средняя температура Сатурна колеблется примерно от -185 градусов по Цельсию (-300 градусов по Фаренгейту) до -122 градусов по Цельсию (-188 по Фаренгейту).

Изменение температуры обусловлено внутренними процессами планеты, а не солнцем. Когда вы ныряете сквозь облака, температура повышается до земных. По мнению ученых, температура Сатурна составляет более 8 300 градусов по Цельсию (14 972 градусов по Фаренгейту), что горячее, чем на поверхности Солнца.

Отсутствие сезонных колебаний температуры

Наклон оси Земли на 23,4 градуса вызывает ее сезонные колебания. Сатурн имеет сопоставимый наклон в 26,75 градуса, но он слишком далеко от Солнца, чтобы сменять времена года так же, как Земля. Тем не менее, ультрафиолетовый солнечный свет производит признаки сезонных колебаний в виде изменения цвета в верхних слоях атмосферы. С наступлением зимы обращенное к солнцу полушарие приобретает голубоватый оттенок, который, по мнению ученых, вызван реакцией ультрафиолетового солнечного света с метаном в верхних слоях атмосферы. Однако температуры двух полушарий остаются примерно одинаковыми.

Сатурн вырабатывает собственное тепло

Как и все планеты Юпитера, Сатурн вырабатывает больше тепла, чем получает от Солнца. В случае Сатурна это более чем в два раза больше, чем у любой другой планеты. Часть этого тепла исходит от сжимающих сил в его ядре, а часть тепла возникает из-за трения, вызванного гелиевым дождем, падающим через атмосферу. Сочетание этих двух явлений обеспечивает более или менее однородную температуру на поверхности. Однако тепло также подпитывает бури в верхних слоях атмосферы, и температура в некоторых из этих бурь может быть выше или ниже, чем в окружающей атмосфере.

Погружение в атмосферу

Когда зонд «Кассини» врезался в Сатурн 15 сентября 2017 года, силы трения сожгли его, как метеор. Если бы он смог выжить, то достиг бы слоя облаков, содержащих водяной лед, и зафиксировал температуру в диапазоне от -88 C (-127 F) до комфортных -3 C (27 F). Если бы он продолжал работать, он бы испытал еще более высокие температуры около 57 C (134 F). По мере того как это продолжалось — если бы это было возможно — температура неуклонно росла бы с увеличением атмосферного давления, пока не достигла бы слоя металлического водорода, который, вероятно, образует границу между атмосферой и каменным ядром.

Полярные горячие точки

На планетах, расположенных ближе к Солнцу, температура на полюсах ниже, чем на экваторе, но на Сатурне все наоборот. Температура на полюсах выше, чем где-либо еще. Температура в стратосфере поднимается примерно до -129 C (-200 F) на 70 градусах широты, а на полюсах она составляет -122 C (-188 F). Ученые не уверены, почему это происходит, но думают, что это может быть как-то связано с поглощающими солнечный свет частицами в атмосфере.

Связанные статьи

Справочные материалы

  • Space.com: Температура Сатурна: одна крутая планета
  • НАСА: Сатурн
  • Вселенная сегодня: изменение оттенков сигнала о смене времен года на Сатурне
  • НАСА: Сатурн «Бычий глаз» отмечает свою горячую точку О Автор

    Крис Дезиэль имеет степень бакалавра физики и степень магистра гуманитарных наук. Он преподавал естественные науки, математику и английский язык на университетском уровне как в своей родной Канаде, так и в Японии.