Солнечная система (Астрономия и астрофизика) - Сурдин Владимир Георгиевич - Страница 51

2,48°.

Эксцентриситет орбиты

0,057.

Средняя орбитальная скорость

9,7 км/с.

Наклон экватора к орбите

26,7°.

Масса

5,69×10

²⁶

кг.=95,16М

_⊕

.

Средняя плотность

0,69 г/см

^3.

Экваториальный радиус R

_e

(на уровне давления 1 бар)

60268 км.=9,46R

_⊕

.

Полярный радиус R

_p

(на уровне 1 бар)

54364 км.=8,53R

_⊕

.

Сжатие, (R

_e

—R

_p

)/R

_e

1/10,2.

Ускорение силы притяжения на экваторе

10,44 м/с

²

(ур. 1 бар).

Ускорение свободного падения на экваторе

8,96 м/с

²

(ур. 1 бар).

Скорость ускользания (2-я космическая)

35,5 км/с.

Безразмерный момент инерции (в единицах MR

²

)

0,210.

Сферическое альбедо (по Бонду)

0,342.

Геометрическое альбедо (визуальное)

0,47.

Поток солнечного излучения

14,9 Вт/м

^2.

Полное поглощаемое излучение

4,30×10

¹⁰

МВт.

Эффективная температура

81 К.

Состав атмосферы (в долях объема)

Н

₂

(96,3%), Не(3,3%).

Магнитный момент диполя

0,21 Гс R

_e

³

.

Наклон оси дипольного компонента к оси вращения

< 1°.

Количество спутников

60.

Сведения о Сатурне получены как наземными средствами, так и с помощью американских космических зондов, которых уже было четыре: из них три пролетных — «Пионер-Сатурн» (он же «Пионер-11», 1979), «Вояджер-1» (1980) и «Вояджер-2» (1981); а также один орбитальный — «Кассини-Гюйгенс» (NASA/ESA/ISA), достигший системы Сатурна летом 2004 г. Наиболее существенные результаты дали «Вояджеры» и «Кассини».

Сатурн — планета-гигант, по размеру лишь немного уступающая Юпитеру и обладающая большим сходством с ним. Объем Сатурна в 800 раз больше объема Земли. Период вращения в области широт около 40° составляет 10ч. 39,4мин. В экваториальной зоне он меньше (10ч. 12мин.), а в полярных областях, выше 57°, он превышает 11ч. Быстрое вращение приводит к сильному сжатию планеты: отношение полярного радиуса к экваториальному равно 0,9. Экваториальный диаметр составляет 120540 км. по верхней границе облачного слоя. Средняя плотность Сатурна рекордно низка — ниже плотности воды.

Главное украшение Сатурна — его кольца: внешнее А, среднее В и внутреннее С. Впервые их заметил Галилей в 1610 г. Но из-за несовершенства своего телескопа он не смог распознать кольцо и решил, что видит спутники. Честь открытия колец Сатурна принадлежит Гюйгенсу. Это произошло через 46 лет после наблюдений Галилея, в 1656 г.

Пояса, зоны, вихри и ветры

Хотя Сатурн весьма удален от Земли, он представляет собой один из красивейших небесных объектов даже при наблюдениях с телескопом умеренного размера. Подобно Юпитеру, Сатурн имеет развитую систему поясов и зон. Однако они никогда не бывают видны так ясно, как полосы на Юпитере. Если добавить к этому вдвое большую удаленность Сатурна, трудности исследования планеты с Земли становятся очевидными. И все же астрономам иногда удавалось проследить движение каких-то малоконтрастных пятен, что и позволило найти зональные периоды вращения Сатурна. Но с борта космического зонда видно намного больше подробностей. «Вояджеры-1 и -2» прошли в 1980-81 гг. мимо Сатурна с интервалом в девять месяцев, что позволило проследить за изменением деталей на диске планеты.

Поверхность облачного слоя, которая плохо различалась в 1980 г., в следующем году стала видна довольно ясно. Определяющую роль в этом могла сыграть смена сезонов на Сатурне, где началась весна в северном полушарии. Поскольку наклон экватора к плоскости орбиты составляет у Сатурна 29°, смена времен года там должна приводить к большим, чем на Земле, перепадам притока солнечного тепла в каждом из полушарий. Уже на расстоянии шести недель пути на снимках «Вояджера-2» можно было различить циклонические образования в различных районах планеты. Последовательные снимки помогли детально проследить развитие циклонов.

По аналогии с Большим Красным Пятном Юпитера одно из найденных на Сатурне гигантских овальных образований назвали Большим Коричневым Пятном (БКП). Метеорология Сатурна и Юпитера сходна не во всем. В отличие от антициклонических деталей Юпитера, не поднимающихся выше широт 60°, пояса и зоны Сатурна доходят до очень высоких широт. БКП Сатурна лежит всего в 16° от северного полюса. В отличие от Юпитера, атмосферные потоки, движение которых заметно на фоне облачного слоя и чаще всего направлено к востоку, наблюдаются на очень высоких широтах, вплоть до 78°. Скорость таких потоков достигает 600 м/с. Рядом с ними можно видеть коричневые пятна — это ураганы, причем наибольшие из них по диаметру достигают половины земного шара. Скорость на периферии ураганов сравнительно невелика, около 30 м/с. Из-за существенно большей скорости потоков, чем на Юпитере, эти ураганы быстро затухают, врастая в потоки и обмениваясь с ними энергией.

Небольшой приток солнечного тепла не мог бы обеспечить активную динамику атмосферы Сатурна. Как и на Юпитере, образование вихрей определяется источниками энергии, упрятанными глубоко в атмосфере. Подробные снимки районов умеренных широт показывают большое число местных ураганов с диаметром вихрей 1000 км. и более. Скорость зональных ветров на Сатурне очень велика. В районе экватора она достигает 400—500 м/с, что в 4 раза выше, чем на Юпитере. Однако на широтах 30° и выше скорости меньше, имеют периодический широтный характер и не превышают 100 м/с. По-видимому, время жизни крупных вихрей в атмосфере Сатурна невелико по сравнению с Юпитером, так как сильные ветры разрушают вихри. По данным «Вояджеров» широтное распределение ветров в южном полушарии зеркально повторяет это распределение в северном полушарии. Тем не менее, различие атмосферной динамики двух полушарий становится заметным в их полярных областях.

Протяженный облачный слой и быстро нарастающая в глубину плотность атмосферы значительно ослабляют солнечный свет.

На глубине 350 км. под поверхностью облаков может быть темно. Реальная освещенность зависит от того, каковы характеристики рассеяния света в атмосфере Сатурна. Поскольку предполагается, что структура и состав облачного слоя Юпитера и Сатурна сходны, нижняя граница облаков находится в пределах одной и той же температуры — около 150 К. Но из-за вчетверо меньшего количества тепла, получаемого на единицу площади, верхняя граница облачного слоя Сатурна не совпадает с ее положением у Юпитера. В отличие от Юпитера, спектральные полосы аммиака у Сатурна выражены слабо. Это связано с низкими температурами в надоблачной атмосфере, где пары аммиака вымораживаются. Образующийся именно здесь довольно плотный слой тумана скрывает структуру поясов и зон, которая так хорошо видна на Юпитере.