Противостояние с Сатурном
Автор: Юнта ВерескСегодня ночью состоялось противостояние Земли и Сатурна.
На самом деле, это лишь самая-самая близкая точка, при которой мы максимально сближаемся с ним, а потому видеть его бывает легче всего.
Но если любите глядеть на небо, то еще до ноября он будет отлично виден даже невооруженным взглядом. Ну а вооружившись хорошим биноклем или самым маленьким телескопом, то разглядеть можно будет даже его луны.
Это если вкратце.
А теперь чуть подробнее.
Общие сведения
Сатурн — 6-я по удаленности от Солнца планета.
Диаметр Сатурна составляет около 120 тысяч километров (в 9,14 раз больше диаметра Земли). Это вторая по размеру планета Солнечной системы (после Юпитера).
Средний диаметр планет Солнечной системы:
- Меркурий: около 4880 км
- - Венера: около 12 104 км
- - Земля: около 12 742 км
- - Марс: около 6 779 км
- - Юпитер: около 139 820 км
- - Сатурн: около 116 460 км
- - Уран: около 50 724 км
- - Нептун: около 49 244 км
Почему «средний»? Потому что «диаметр» можно измерять по-разному. Для абсолютно круглого шара он будет одинаковым, как его ни измеряй. А вот у планет (особенно у газовых гигантов) обычно форма чуть сплюснутого сфероида из-за быстрого вращения вокруг своей оси.
Сатурн — газовый гигант (как и Юпитер). Это значит, в основном он состоит их водорода и гелия (самых простых, а потому самых распространенных элементов в материальной Вселенной). Впрочем, чуточку других газов там тоже есть, например, азот, кислород и т.д., но их там совсем мало, разве что может образовываться нормальная вода и т.д.
Кстати, газ бывает в разных состояниях. В составе планет-гигантов под воздействием сильной гравитации газ переходит в жидкое состояние, а внутри и вовсе превращается в металлический водород, находящийся в ядре планеты и создающий мощнейшее магнитное поле.
Металлический водород — это уже не совсем водород (иногда его называют «вырожденным веществом»). Фишка в том, что при внешнем давлении в десятки Гпа, протоны (ядра водорода) сближаются так сильно, то сила связи электрона с ядром ослабевает, теряет локализацию и электроны формируют свободный электронный газ — как и в любых металлах.
Дорогие писатели, пожалуйста! Не путайте гПа и ГПа, а то читателю становится грустно.
Напомню школьную программу.
Давление, которое мы измеряем в паскалях, имеет свои обозначения:
- Па — паскаль, чаще всего используется в акустике, ибо очень слабое, меньше, чем лист бумаги давит на стол или вода на дно блюдца.
- кПа (килопаскаль) = 100 Па, то есть примерно давление на стол книги весом в 1 кг.
- гПа (гектапаскаль) = 100 кПа = 100 000 Па, то есть чуть меньше, чем атмосферное давление на Земле на уровне моря (760 мм рт.столба = 101 325 Па = 1013 гПа).
- мПа (мегапаскаль) = 1 млн. Па, то есть давление воды на глубине примерно 100 м.
- ГПа (гигапаскаль) = 1000 мПа = 1 млрд. Па, кто изучал дивный предмет «сопротивление материалов», помнят, что его используют для измерения модуля упругости (т.е. с напряжением 1 ГПа можно сломать детальку из высокопрочной стали),
Так вот, в обыденной жизни при давлении несколько ГПа и высокой температуре из куска графита в вашем карандаше можно создать алмаз (так они и создаются в лаборатории или глубоко в недрах Земли).
(Замечу, что, несмотря на высокое давление и температуру, алмазов Сатурн и Юпитер не производят, ибо для этого все же нужен графит или еще какой-нибудь углерод, которого, увы, там нет.)
А если их несколько десятков, этих ГПа, то как раз и получается металлический водород.
Для сравнения: давление в центре Земли ~360 ГПа, а на Сатурне — 10⁸ Па (около миллиона атмосфер). Интересно, что, будучи меньше и легче Юпитера, давление в его ядре практически такое же!
Средняя плотность Сатурна — самая низкая в Солнечной системе, около 0.69 г/см³ — меньше плотности воды! То есть, если запустить Сатурн в подходящий по размеру бассейн, он бы там просто плавал, как буек.
Плотность планет Солнечной системы
Для сравнения: у нас есть
— «тяжелые» планеты земной группы, состоящие преимущественно из железа, никеля, кремния и т.д. с высокой плотностью:
- Меркурий: около 5,43 г/см³
- Венера: около 5,24 г/см³
- Земля: около 5,51 г/см³ (самая «тяжелая»)
- Марс: около 3,93 г/см³
— «легкие» планеты, состоящие преимущественно из газов с плотностью:
- Юпитер: около 1.33 г/см³
- Сатурн: около 0.69 г/см³ (самый «легкий»)
- Уран: около 1.27 г/см³
- Нептун: около 1.64 г/см³
Замечу, что Юпитер и Сатурн относят к газовым гигантам, а Уран и Нептун — и к газовым, и к ледяным, поскольку последние находятся гораздо дальше от Солнца, там холоднее, и в их составе больше различных элементов.
Орбитальная скорость Сатурна гораздо меньше земной, орбита — гораздо больше, поэтому и год (полный круг вокруг Солнца) — гораздо дольше (около 29 земных лет).
Для сравнения даю орбитальные скорости и в скобках длительность года для разных планет:
- Меркурий — около 47.4 км/с (~0,24 земных года),
- Венера — около 35 км/с (~0,62),
- Земля — около 29,8 км/с (1 год),
- Марс — около 24 км/с (~1,88),
- Юпитер — около 13 км/с (~11,86),
- Сатурн — около 9 км/с (~29),
- Уран — около 6,8 км/с (~84),
- Нептун — 5,4 24 км/с (~165),
Как видим, чем ближе к Солнцу планета, тем она быстрее летит и тем меньше ее год.
Все планеты крутятся вокруг Солнца и быстрые постоянно «догоняют» более медленных.
Поэтому, кстати, самая близкая к любой из планет Солнечной системе планета — это Меркурий. Он так быстро крутится вокруг Солнца, что противостояния с другими планетами у него случаются гораздо чаще, чем у любой из других пар.
Противостояние
Напомню: противостояние — это положение на орбитах планет (астероидов и других небесных тел), при котором два (реже — несколько) объекта находятся на одной стороне от Солнца и выстраиваются в кратчайшую линию.
То есть, нынешнее противостояние Земли и Сатурна означает, что мы образуем сегодня единую прямую линию Солнце–Земля–Сатурн. И, соответственно, находимся ближе всего друг к другу.
Мы видим Сатурн под разными углами. Поэтому иногда мы видим его со всеми кольцами сразу, а иногда (как в этом году), совсем без колец. Просто развернулся он к нам точно экватором…
Атмосфера Сатурна
Она состоит преимущественно из водорода и гелия, а также небольшого количества метана и аммиака. Это создает уникальные условия для формирования сложных погодных явлений, включая мощные штормы и бури.
Интенсивность ветров и мощность штормов на Сатурне связаны с внутренним теплом планеты. Несмотря на удалённость от Солнца, внутреннее тепло поддерживает активные конвективные процессы, приводящие к образованию мощных атмосферных турбулентностей и циклонов.
Шестиугольник на Северном полюсе — один из самых загадочных феноменов Сатурна. Устойчивый вихрь, существующий десятилетиями и остающийся стабильным, несмотря на постоянные изменения окружающей атмосферы. У него четкая форма правильного шестиугольника, каждая сторона которого имеет примерно 13,8 тыс.км (чуть больше диаметра Земли).
Великое Белое Пятно — так называют явление на Сатурне, возникающее ненадолго каждые 20-30 лет и оставляющее пятна на большей части поверхности планеты. Это последствия штормов — яркие белые облака аммиака, поднимающиеся высоко над основной облачной поверхностью. Многие из таких пятен по диаметру больше диаметра Земли. А иногда они забираются даже в область шестиугольника.
Ячейки Сатурна — обширные области интенсивной вертикальной циркуляции воздуха, образующих структуру, похожую на суперсеть из отдельных крупных клеток, каждый размером сотни километров. Эти структуры активно участвуют в формировании погодных условий на планете. И, кстати, поэтому Сатурн и выглядит таким полосатым!
Космический аппарат Cassini смог зафиксировать звуки громких электрических разрядов молнии, сопровождающих сильные штормы на Сатурне. Такие события происходят гораздо реже, чем на Земле, но демонстрируют колоссальные масштабы энергии, выделяемой этими природными
Кассини
Кстати, практически все снимки Сатурна, которые бродят по интернету, сделал именно аппарат Кассини (Cassini) — совместное творчество НАСА, Европейского космического агентства и Итальянского космического агентства (а что делать, такие проекты очень дорогие, так что кооперация обычно выручает).
Он стартовал с Земли 15 октября 1997 года, а 1 июля 2004 года вышел на орбиту Титана, высадив там автоматическую станцию Гюйгенс (Huygens).
Миссия Кассини оказалась столь успешной, что ее продлили сначала до 2010, а потом до 2017 года. 15 сентября 2017 года аппарат вошёл в его атмосферу, передал последние данные, и навсегда исчез в недрах газового гиганта.
(Очень трогательно слушать истории людей, которые занимались им больше двадцати лет, практически всю свою рабочую биографию — от замысла и проектирования, до создания, запуска, путешествия и вынужденного преднамеренного убийства.)
Мой интерес к Сатурну
Увлекаясь с детства астрономией, я знала, конечно, о наличии в Солнечной системе планеты Сатурн. Ага, с кольцами! Но не больше, чем о других планетах.
По-настоящему же он меня пронял, когда прочитала повесть Стругацких «Стажеры». Там Юрковский погибает во время исследования колец Сатурна.
Сейчас много рассуждают об ИИ и о том, как она захватывает мир и вытесняет человека. Чушь, конечно. Но, раз уж к слову пришлось, вот один лишь из ее ответов:
Остается лишь развести руками…
…Я понимаю, что о Сатурне можно рассказывать бесконечно. Да, есть еще его кольца, под 200 спутников. Да и об исследованиях Кассини и многом другом.
Сейчас пишу книгу-НФ, где действие будет происходить возле Сатурна и во время противостояния Сатурна с Юпитером, о чем-то я там расскажу, но художка — не совсем та территория, где можно углубляться в статистику или слишком подробные описания (пока можно почитать о путешествиях Марфы — рассказы о том времени, когда она уже стала пилотом, и книгу о том, как она после окончания школы проходила испытания в Космическую Академию, преодолев путь от Улан-Удэ до Цереры — кстати, тоже очень интересная планета, хотя и карликовая, как Плутон).
Так что пишите, если хочется узнать о чем-то подробнее — о планетах, спутниках, облаке Оорта, Солнце и других звездах, галактиках, черных дырах, темной материи и т.д. Я постараюсь рассказать.