Saturnus

Saturn -fotografie door Hubble

Saturnus Het is de tweede grootste planeet in het zonnestelsel na Jupiter. Bekend om zijn ringssysteem, behoort het tot de planeten genaamd Jovianos, die worden gevonden na de asteroïde riem, die ze scheidt van de Rocky Planets.

Bekend sinds de oudheid, omdat het een van de 5 planeten is die zichtbaar is voor het blote oog en de verste van hen, was Galileo de eerste om het te observeren met een telescoop in 1610. Hoewel hij de vervorming opmerkte die door de ringen werd veroorzaakt, stond het gebrek aan oplossing van het instrument hem niet toe zijn vorm te onderscheiden.

Het was jaren later, in 1659, toen Christian Huygens terecht de beroemde ringen beschreef. Korte tijd later realiseerde de Italiaanse astronoom Giovanni Cassini zich dat de ringen een divisie hadden, die nu Cassini Division wordt genoemd.

Hoewel de oudheid astronomen het ringssysteem niet konden beschrijven, moest de prachtige visie van de planeet genoeg indruk op hen maken om het namen te geven zoals "alap Sahmas" (Star of the Sun) voor de Chaldeeërs, "Phaenon" (helder als de sol) Voor de Grieken of "Khima" (verantwoordelijk voor de universele overstroming) voor de Hebreeën.

De oude Romeinen associeerden de planeet met de Griekse god Cronos, vader van Zeus, die zij Saturnus noemden. Ter ere van deze godheid vierden ze in december de partijen die Saturnal worden genoemd, die later de oude christenen die met Kerstmis zijn geassocieerd.

Andere oude culturen zoals Hindoes, Chinees en Maya hebben ook in hun archief observaties op de planeet. Voor de Maya waren de data waarop de conjuncties van Saturnus, Jupiter en Mars feestelijk waren.

Algemene kenmerken van Saturnus

De Saturn Saturday -planeet, vergeleken met de aarde, 95 keer minderjarig

Saturnus is niet zo groot als Jupiter, het heeft slechts een derde van zijn massa, terwijl de straal 16 % lager is. 

Het is de minst dichte van de planeten; Met 687 kg/m³ Het zou in het water kunnen drijven als er een oceaan was die zo groot was om het te bevatten. Het is fundamenteel samengesteld uit waterstof en helium, de meest lichtere elementen bekend, hoewel het anderen in veel lagere verhouding bevat.

Saturnus heeft zijn eigen magnetische veld, minder intens dan die van Jupiter, maar veel meer dan het terrestrische, met de magnetische as parallel aan de rotatieas. Dat is de reden waarom de aurora's in de vorm van concentrische cirkels gebruikelijk zijn, precies in elk poolgebied. Deze worden gevormd door de beweging van elektrisch geladen deeltjes in het midden van het intense magnetische veld van de planeet.

Een ander onderscheidend kenmerk van Saturnus is de hitte die in de ruimte gooit, omdat het bijna twee keer de energie straalt die het van de zon ontvangt. Het interieur van Saturnus is erg heet en wetenschappers geloven dat vloeibare waterstof bij hoge druk te wijten is aan de condensatie van vloeibare waterstof.

De druk in Saturnus wordt een miljoen keer groter dan de terrestrische atmosferische druk. Vloeibare waterstofdruppels verwerven snelheid als ze naar het midden van de planeet rennen en warmte produceren.

Vloeibare waterstof gedraagt ​​zich als een metaal en is niet alleen verantwoordelijk voor bestraalde warmte, maar het creatieve dynamo -effect van het magnetische veld.

Saturn's sfeer lijkt op Jupiter's, met een soortgelijk patroon van lichte en donkere banden. De wolken bestaan ​​uit ammoniak-, water- en ammoniumhydrosulfuro -kristallen. 

Er zijn sterke winden en incidentele stormen die laatste terrestrische maanden. Equatoriale winden in Saturnus kunnen 500 m/s bereiken. 

Samenvatting van de belangrijkste fysieke kenmerken van de planeet

-Massa: 5.69 x 10²⁶ kg.

-Equatoriale radio: 6.0 x 10⁴ km

-Polaire radio: 5.4 x 10⁴ km

-Vorm: Hoer.

-Gemiddelde afstand tot de zon: 1.4 x 10⁹ km

-Helling van de baan: 2.5e met betrekking tot Ecliptic.

-Temperatuur: Tussen -139 en -189 ºC.

-Zwaartekracht: 10.4 m/s²

-Eigen magnetisch veld: Ja.

-Atmosfeer: Ja, meestal waterstof.

-Dikte: 687 kg/m³

-Satellieten: 82 formeel aangewezen, vele andere kleine manen, zonder aanwijzing.

-Ringen: Ja, een complex systeem.

Saturn's ringen

Het Saturn Rings -systeem is uniek in het zonnestelsel voor zijn buitengewone schoonheid

De ringen zijn de onderscheidende afdichting van Saturnus, want hoewel de andere gasvormige reuzen ze ook bezitten, zijn die van deze planeet zonder twijfel de meest spectaculaire.

De ringen zijn voornamelijk samengesteld uit ijs en rotsen en worden in vorm gehandhaafd dankzij de zwaartekrachtactie van enkele gespecialiseerde satellieten: de Shepherd Satellites. 

Illustratie van de ringen van Saturnus

In het begin dachten astronomen vanwege een gebrek aan oplossing in hun telescopen dat de ringen een continue schijf van materie over de planeet vormden. In elk geval is de dikte van het systeem verachtelijk, maximaal slechts één kilometer, in staat zijn om in sommige regio's van meters te zijn.

Kan u van dienst zijn: Compressie: concept en formules, berekening, voorbeelden, oefeningen

De Italiaanse astronoom Giovanni Cassini was de eerste die het bestaan ​​realiseerde van een scheidslijn tussen hen, rond 1675.

Jaren later zei de Franse wiskundige Pierre de Laplace dat er eigenlijk talloze dunne ringen waren. Ten slotte bouwde James Clerk Maxwell een model waarin hij voorstelde dat de ringen uit veel deeltjes waren samengesteld, elk van hen volgde een onafhankelijke baan.

Astronomen onderscheiden de ringen met alfabetletters. De 7 belangrijkste en helderste ringen zijn A, B, C en D, terwijl E, F en G meer bleek zijn.

Er zijn ook duizenden zwakste ringen. De meest bleek en externe werd gedetecteerd met infrarood -telescoop en wordt genoemd FEBE -ring.

Artistieke weergave die de ringen van Saturnus en grote satellieten toont

Cassini's divisie scheidt ring A van B, maar in dezelfde ring A is er een donkere regio genoemd Encke Divisie, onderhouden door een van de satellieten van Saturnus: brood. Binnen de regio is er ook een extreem dunne ring.

Er zijn verschillende brede divisies, ook wel genoemd ter ere van beroemde astronomen: Colombo, Huygens, Maxwell en Keeler.

Oorsprong van ringen

De ringen zijn samengesteld uit deeltjes waarvan de grootte gaat van een zandkorrel (micron) naar enorme rotsen met tientallen meters lang, maar astronomen zijn het erover eens dat ze niet tegelijkertijd als de planeet zijn ontstaan, maar zeer recent.

Naar schatting zijn de belangrijkste ringen A, B en C waarschijnlijk een paar honderd miljoen jaar oud, en dat is heel weinig in astronomische termen. Wetenschappers zijn er zeker van dat alle planeten van het zonnestelsel tegelijkertijd werden gevormd, ongeveer 46 miljard jaar geleden.

Het materiaal dat de ringen componeert, kan afkomstig zijn van een vlieger, een meteoor of een maan, gefragmenteerd vanwege de ernst van de planeet. In ieder geval is het niet de overblijfselen van de formatie van de planeet.

Zeker, de oorsprong van de ringen is voorlopig onzeker, maar de algemene consensus is dat ze nogal onstabiel zijn, dus zo snel als ze zich vormden, kunnen ze in de loop van enkele miljoenen jaren verdwijnen.

Vertaalbeweging

Saturn Orbit

Saturnus duurt 29 jaar en 167 dagen om zijn baan rond de zon te reizen. Interessant is dat Saturnus en Jupiter binnen zijn Orbitale resonantie, Omdat er zwaartekrachtinteractie tussen hen is. Natuurlijk is de aantrekkingskracht van de zon veel groter, maar Jupiter's invloeden ook.

Wanneer er orbitale resonantie is tussen astronomische objecten, handhaven hun orbitale perioden een bepaald deel, altijd met kleine aantallen. In het geval van Saturn-Jupiter draait de laatste 5 beurten voor elke 2 ronden van Saturnus en wordt geacht dat deze resonantie stabilisatoreffecten heeft voor de banen van beide planeten.

De orbitale resonantie die optreedt tussen de deeltjes die de ringen van Saturnus en de satellieten vormen die onder hen draaien.

Saturnus is de planeet van het zonnestelsel met de meeste satelliet, 6 van hen hebben gerelateerde orbitale periodes, laten we eens kijken:

-Mimas en Tetis, in relatie 1: 2. Voor 1 terugkeer van MIMA's draait Tetis 2 keer.

-Enced en Dione, in relatie 1: 2.

-Hyperion en Titan, in relatie 4: 3.

Ten slotte is het opmerkelijk dat 85 % van het hoekmomentum van het zonnestelsel geconcentreerd is in Jupiter en Saturnus, de twee belangrijkste planeten, in tegenstelling tot de zon, die ondanks het hoogste percentage van de massa weinig hoekmomentum heeft.

Het hoekmomentum van een systeem is een interessante fysieke omvang, omdat het wordt bewaard in afwezigheid van externe interacties. Om een ​​verandering te laten plaatsvinden, is een netto koppel van het interieur noodzakelijk.

Saturn -bewegingsgegevens

De volgende gegevens beschrijven kort de beweging van Saturnus:

-Gemiddelde radio van de baan: 1.43 x 109 km

-Helling van de baan: 2.5e met betrekking tot het ecliptische vlak

-Excentriciteit: 0.056

-Gemiddelde orbitale snelheid: 9.6 km/s

-Vertaalperiode: 29.46 jaar

-Rotatieperiode: 10.66 uur

Wanneer en hoe u Saturnus kunt observeren

De planeet Saturnus wordt beschouwd als een bovenste planeet, die zijn baan buiten de baan van de aarde is. De bovenste planeten zijn Jupiter, Saturn, Uranus en Neptune. Integendeel, de planeten waarvan de baan dichter bij de zon staat, worden lagere planeten genoemd: Mercurius en Venus.

De beste tijd om een ​​bovenste planeet te observeren is wanneer de aarde ertussen staat en de zon. Aan de andere kant is het moeilijker om te zien wanneer het in combinatie is, verder naar de aarde en in de buurt van de zon, die het ondoorzichtig is. De situatie wordt grafisch beschreven in de volgende afbeelding:

Kan u van dienst zijn: thermodynamisch systeem: eigenschappen, typen, voorbeelden Oppositie en combinatie van een buiten planeet. Bron: Maran, s. Astronomie voor dummies.

Natuurlijk is een van de belangrijkste doelstellingen van elke Heaven -waarnemer om de ringen te overwegen, waarvoor een kleine telescoop voldoende is. Maar het is noodzakelijk om rekening te houden met dat de ringen soms zingen ten opzichte van het land en daarom zijn ze onzichtbaar.

De hoek waarmee de ringen worden gezien, verandert meer dan 30 jaar, wat de periode is waarin Saturnus zijn baan rond de zon reist.

De volgende opposities van Saturnus zijn: 

-2020: 20 juli

-2021: 2 augustus

-2022: 14 augustus

-2023: 27 augustus 

-2024: 8 september 

-2025: 21 september

Roterende beweging

Saturnus duurt gemiddeld ongeveer 10.66 uur om een ​​turn op zijn eigen rotatieas te voltooien, hoewel niet alle gebieden in hetzelfde tempo draaien. In Ecuador is de rotatiesnelheid bijvoorbeeld 10.25 uur, terwijl het binnen de planeet 10 is.Ongeveer 65 uur.

Dit fenomeen staat bekend als Differentiaalrotatie En het is omdat de planeet niet solide is, zoals we hebben gezegd. Ook vanwege zijn vloeistofgaseachtige aard ervaart de planeet vervorming vanwege de rotatiebeweging, waardoor een bitterheid in de polen wordt gemaakt.

Samenstelling

De samenstelling van Saturnus is fundamenteel hetzelfde als die van Jupiter en de andere gasvormige planeten: waterstof en helium, alleen in Saturnus is het aandeel waterstof groter, gezien de lage dichtheid. 

Omdat Saturnus werd gevormd in het buitenste gebied van de nevel die het zonnestelsel ontstond, kon de planeet snel groeien en een grote hoeveelheid waterstof en helium in de nevel vangen.

Afbeelding van Saturnus en zijn ringen, genomen door de Cassini Spacecraft, 2016

Vanwege de enorme druk en temperaturen die toenemen naarmate de moleculaire waterstof van het oppervlak is gevorderd in metallische waterstof.

Hoewel de planeet gasvormig is, is er een lager aandeel zwaardere elementen in zijn kern, die ten minste gedeeltelijk rotsachtig is, zoals magnesium, ijzer en silicium. 

Naast deze elementen zijn er verschillende soorten ijs in overvloed, zoals ammoniak, water en methaanijs, die de neiging hebben zich op te hopen naar het midden van de planeet, die op hoge temperatuur is. Daarom is het materiaal eigenlijk vloeibaar, in plaats van gas.

Saturn -wolken bestaan ​​uit ammoniak en waterijs, terwijl in de atmosfeer, naast deze stoffen acetyleen, methaan, propaan en sporen van andere gassen zijn gedetecteerd.

Interne structuur

Interne en externe structuur in Saturnus. Bron: Kelvinsong/CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0)

Hoewel gedomineerd door waterstof en helium, wordt aangenomen dat Saturnus een kern van rotsachtige aard bevat. Tijdens het vormingsproces van de planeten van het zonnestelsel, rond deze kern werden de gassen gecondenseerd, in een snel proces waardoor het snel kon groeien. 

De kern van Saturnus bevat, zoals we hebben gezegd, rotsen en vluchtige elementen en verbindingen, omgeven door een laag vloeibare waterstof. Wetenschappers schatten dat deze kern tussen de 9 en 22 keer groter is dan de aarde: ongeveer 25.Ongeveer 000 km radio.

Deze laag vloeibare waterstof wordt op zijn beurt omgeven door lagen waterstof en vloeibaar helium, die uiteindelijk frisdrank worden in de buitenste lagen. De lijn van Frenkel is een thermodynamische rand die de gasvormige vloeistof van de vloeistof scheidt.

Saturn's natuurlijke satellieten

Volgens de meest recente tellingen heeft Saturnus 82 satellieten met aanduiding, en een veelvoud aan mini -manen die nog steeds missen. Dit maakt Saturnus de planeet met de grootste hoeveelheid satellieten tot nu toe.

Het satellietsysteem van Saturnus is erg complex; Het is bijvoorbeeld bekend dat ze een directe actie hebben op de ringen: Shepherd Satellites. 

Bovendien zijn er Trojaanse satellieten, die in een stabiele baan blijven op 60 ° voor of achter andere satellieten. De speen- en Calipo -manen zijn bijvoorbeeld Trojaanse paarden van Thetys, een van de belangrijkste satellieten van Saturnus.

De belangrijkste satellieten van Saturnus zijn Titan, Mimas, Encela, Tetis, Dione, Rea, Hyperion, Japoto en Febe. Deze satellieten zijn sindsdien bekend.

Kan je van dienst zijn: Jupiter (planeet) Aan de linker mimas en een enorme impactkrater. Rechts het Titan -oppervlak. Beide afbeeldingen komen van de Cassini -sonde. Bron: Wikimedia Commons.

De grootste van alle manen van Saturnus is Titan, die ook zijn eigen sfeer heeft en de tweede grootste is in het hele zonnestelsel, na Ganymedes, Jupiter's Great Moon. Titan is zelfs groter dan Mercurius.

Aan de andere kant is de zesde maan van Saturnus in grootte een enorme sneeuwbal met een verrassing: de kern is bedekt met een oceaan van vloeibaar en heet water.

Saturnus en Titan, hun belangrijkste satelliet

Een merkwaardig feit tussen de manen van Saturnus is dat er satellieten zijn wiens banen hetzelfde zijn, maar ze krijgen ze te shockeren. De meest opvallende van deze coorbitale satellieten zijn Janus en Epimete. 

Niet alle manen van Saturnus hebben een sferoïdale vorm, er zijn veel onregelmatige satellieten, meestal kleine en banen vrij ver van de planeet.

Titan en zijn sfeer

Mozaïek van Titan Infrared Images, genomen door de Cassini -sonde in 2015. Bron: NASA via Wikimedia Commons.

Het is de grootste en belangrijkste van de satellieten van Saturnus, zichtbaar van de aarde als een klein lichtpunt, met behulp van de telescoop. Nederlandse astronoom Christian Huygens was de eerste die hem rond 1655 zag en John Herschel, al in de negentient.

De geschatte dichtheid is 1.9 g/cm³ En hoewel het een rotsachtige kern bevat, is het een wereld bijna alles gemaakt van ijs.

Titan heeft een dichte atmosfeer waarin stikstof overheerst en een klein percentage methaan, naast koolwaterstofsporen. Het is een opmerkelijke zeldzaamheid in het zonnestelsel, omdat de andere satellieten hun eigen sfeer missen.

Het heeft ook oceanen en regens, maar geen water, maar methaan. Het bestaan ​​van deze verbinding is sinds het midden van de twintigste eeuw bekend, dankzij de spectroscopie uitgevoerd door astronoom Gerard Kuiper. Vervolgens bevestigde de Voyager -sonde deze ontdekking.

Afbeelding van Saturnus en enkele van zijn natuurlijke satellieten: lichter, Epimete, Jano, Mimas, Pandora en Prometheus

Het interessante van Titan is dat daar veel organische verbindingen zijn gedetecteerd, naast methaan, die voorlopers van het leven zijn. Het mechanisme waardoor Titan deze bijzondere atmosfeer heeft verworven, is nog onbekend, maar het is een grote interesse, omdat de overvloed aan koolwaterstoffen veel hoger is dan die van de aarde.

Als onderdeel van de Cassini -missie naar Saturnus, slaagde de Huygens -sonde erin om op het Titan -oppervlak te landen en vond een bevroren oppervlak, maar vol geografische ongevallen. 

Hoewel Titan een gevarieerde geologie en klimaat geniet, is het een beetje gezellige wereld voor mensen. De sfeer is erg dynamisch; Het is bijvoorbeeld bekend dat winden van hoge snelheidsblaas, veel superieur aan de grootste land orkanen.

Missies naar Saturnus

Pioneer 11

Pioneer 11

Het werd gelanceerd door NASA in 1973 en bereikte enkele jaren later de baan van Saturnus, in 1979. Deze missie legde beelden met lage resolutie vast en vond ook onbekende satellieten en ringen die nooit van de aarde zijn gezien. 

De sonde dreef eindelijk in 1995, maar droeg de plaquette met de beroemde boodschap gemaakt door Carl Sagan en Frank Drake, in het geval dat Alien Navigators het kwamen tegenkomen.

Reiziger

Voyager 2

Deze missie bestond uit het lanceren van twee sondes: Voyager 1 en Voyager 2.

Hoewel Voyager 1 werd opgevat om Jupiter en Saturnus te bereiken, overschreed hij de grenzen van het zonnestelsel al en ging hij in 2012 de interstellaire ruimte binnen.  Een van de belangrijkste bevindingen is de bevestiging van het bestaan ​​van de atmosfeer van Titan, evenals belangrijke gegevens uit de atmosfeer van de Saturnus en de ringssysteem.

Voyager 2 verzamelde informatie over de atmosfeer van Saturnus, atmosfeerdruk en talloze beelden van hoge kwaliteit. Na een bezoek aan Saturnus arriveerde de sonde in Uranus en Neptunus, waarna hij de interstellaire ruimte in ging, net als de zusteronde.

Cassini

Cassini Ship Assembly

Cassini Mission was een gezamenlijk project tussen NASA, de European Space Agency en het Italiaanse ruimteagentschap. Het werd gelanceerd in 1997 vanuit Cabo Cañaveral en het doel was om de planeet Saturnus en zijn satellietsysteem te bestuderen.

De sonde arriveerde in 2004 in Saturnus en slaagde erin 294 keer naar de planeet te orbite tot 2017, door zijn brandstof uit te putten. Vervolgens werd de sonde opzettelijk ondergedompeld in Saturnus, om te voorkomen dat ze tegen een van de satellieten crashen en dus radioactieve vervuiling vermijden.

Cassini droeg de Huygens -sonde, het eerste object vervaardigd door de mensheid in de landing in een wereld voorbij de asteroïde riem: Titan, de grootste satelliet van Saturnus. 

Huygens droeg beelden bij van het Titan -landschap, evenals de structuur van de ringen. Hij verkreeg ook afbeeldingen van Mimas, een andere Saturn -satelliet die Shepherds ringen. Ze tonen de enorme krater Herschel, met een enorme berg in het midden.

Cassini bevestigde ook de aanwezigheid van water in Encama, de zesde en vorst van Saturn's Moon, 500 km in diameter, die in orbitale resonantie is met Dione. 

Encard, de vorst van de maan van Saturnus die een oceaan erin herbergt. Cassini -sonde -afbeelding

Encard Water is heet, en op de planeet zijn er in overvloed de geisers en fumarolen die waterdamp en organische verbindingen verdrijven, en daarom geloven velen dat het het leven kan huisvesten.

Over Japeto, een andere van de grote satellieten van Saturnus, onthulden Cassini's beelden een donkere kant, wiens oorsprong nog steeds onbepaald is.