Сатурн, самая дальняя из планет, известных с древности, – хорошо видный невооруженным глазом объект, хотя в дотелескопические времена не было возможности обнаружить его кольца, представляющие собой одно из прекраснейших зрелищ на всем небе.
Среднее расстояние Сатурна от Солнца 1427 млн. км, а период обращения – 29,46 года. Он бывает в противостоянии примерно раз в 378 дней, так что его можно наблюдать ежегодно в течение нескольких месяцев.
Физические характеристики
Сатурн – вторая из крупнейших планет. Его экваториальный диаметр составляет 120000 км, а полярный, значительно меньше, поскольку планета сильно сплюснута. Это объясняется, во-первых, его низкой плотностью (она меньше плотности воды, что отличает Сатурн от других главных планет) и, во-вторых, его быстрым вращением вокруг оси. Период вращения на экваторе равен 10 ч 14 мин, а на полюсах – примерно на 26 мин длиннее. Однако провести точные измерения для Сатурна труднее, чем для Юпитера, поскольку образования его поверхности в целом менее сложны и хуже различимы. Сатурн – газовый гигант, состоящий в основном из водорода. По сравнению с Юпитером в его составе обнаруживается несколько больше метана и меньше аммиака, так как низкие температуры приводят к вымораживанию большей части аммиака из атмосферы планеты. Хотя масса Сатурна в 95 раз превышает массу Земли, сила тяжести на его поверхности лишь немногим больше, чем на Земле. Вблизи ядра Сатурна температура, вероятно, высокая, давление значительное, и поэтому водород, возможно, находится в металлическом состоянии. До сих пор не обнаружено признаков существования у Сатурна магнитного поля.
Если смотреть в телескоп средней силы, Сатурн выглядит желтоватым диском, пересеченным облачными полосами, которые в общем похожи на юпитерианские, но значительно более «спокойные». Пятна в полосах Сатурна относительно редки, но все же иногда появляются. Наилучший сравнительно недавний пример такого образования — пятно, открытое в 1933 г. британским астрономом – любителем Вилло Хеем, «Белое пятно Хея», было заметно в течение короткого времени, а затем исчезло. Несомненно, это был восходящий поток газообразного вещества, поднявшегося из-под видимой поверхности планеты.
На Сатурне нет пятен, сравнимых со знаменитым Большим Красным Пятном Юпитера. Не считая самих полос, все остальные образования поверхности Сатурна живут сравнительно недолго и быстро изменяются.
Система ярких колец Сатурна
Основное украшение Сатурна — его кольца. Два ярких кольца А и В разделены широким провалом, известным как щель или «деление» Кассини, названным в честь открывшего его Джованни Кассини. Ближе к планете находится слабое полупрозрачное кольцо, открытое в 1850 г. Уильямом Бондом в США и независимо от него – В. Р. Дэвисом в Англии; оно было названо креповым, или внутренним, кольцом. Время от времени поступали сообщения об открытиях других слабых колец. В 1909 г. французские астрономы сообщили об очень темном кольце, внешнем относительно кольца А (самого внешнего). Оно получило обозначение кольца D. Некоторые астрономы, однако, сомневаются в существовании этих дополнительных внешних колец, так что все эти данные нуждаются в проверке. Неясен также вопрос о внутренней структуре самого кольца. «Деление Энке» – самая известная из таких структурных деталей. Вполне возможно, что она и другие очень тонкие щели в кольце на самом деле являются «рябью», неоднородностями его структуры, а не настоящими провалами, такими, как щель Кассини.
Именем Эдуарда Роша стали называть такие минимальные расстояния между центром планеты и ее спутником, ближе которого спутник не может приблизиться к ней, не разрушившись. Кольца Сатурна лежат внутри предела Роша для Сатурна и поэтому не могут быть ни сплошными твердыми, ни жидкими слоями. Кольца состоят из относительно небольших ледяных или покрытых льдом частиц, каждая из которых движется вокруг Сатурна по своей собственной независимой орбите, подобно карликовому спутнику. Щель Кассини — результат гравитационных воздействий внутренних спутников Сатурна, которые, так сказать, поддерживают эту зону свободной от частиц, составляющих кольца.
Кольца Сатурна хорошо видны в небольшой телескоп, установленный соответствующим образом. Кольца лежат в плоскости экватора планеты, так что они часто оказываются под удобным для наблюдения углом. Когда кольца видны с ребра, как это было в 1966 г. и в 1980 г., они представляются тонкой яркой полоской и могут быть замечены только в сильный телескоп. Это показывает, что, хотя поперечник системы колец составляет 272000 км, она чрезвычайно тонка: толщина ее не превышает нескольких километров. Если представить себе Сатурн размером с теннисный мяч, то кольца будут тоньше папиросной бумаги.
Сведения, полученные с космических аппаратов
Так как Сатурн находится очень далеко от Земли, космическому аппарату требуются годы, чтобы достичь его. Первым аппаратом, побывавшим у Сатурна, был «Пионер-11», который прошел вблизи Юпитера в декабре 1974 г., передав на Землю прекрасные фотографии и разнообразные данные; затем он был направлен для встречи с Сатурном в 1979 г. Планировалось даже послать «Пионер» сквозь систему колец Сатурна.