Чудеса.net
Спътник на Сатурн. Любопитни факти за спътниците, кои са най-известните подредени по големина и как влияят на интересните пръстени на планетата гигант?
Съдържание:
Най-интересните факти по темата спътник на Сатурн.
Сатурн е шестата планета от Слънцето и има цяла колекция от сателити. Всеки спътник на Сатурн (мътната повърхност на Титан или червеникавият цвят на Феба) носи част от историята на формирането на системата.
Като цяло досега са открити 62 спътника на планетата Сатурн, а някои от тях се приемат за прихванати от гравитационното поле на планетата гигант. Първият спътник на Сатурн е забелязал Кристиан Хюйгенс през 1655 г. – Титан. След него Жан Доминик Касини се натъква на находките: Япет (1671), Рея (1672), Диона (1684) и Тетида (1684). През 1789 г. Уилям Хершел открива Мимас и Енцелад. А след половин век са забелязани Хиперион (1848) и Феба (1898).
Техниката се е развила и с нея е било възможно да се разшири семейството на спътниците на Сатурн. През 1966 г. са открити Епиметей и Янус. По времето, когато сондата Касини (1997 г.) стартира, вече има 18 обекта. С пристигането й, броят се увеличи до 53 потвърдени и 8 временни.
Всеки спътник на Сатурн има уникална история. Два са в празнините между пръстените. Пандора и Прометей са в контакт с тях. А Янус и Епиметей са толкова близо, че понякога променят орбитите си. Можем да разгледаме някои интересни факти за спътниците на планетата Сатурн.
Титан е толкова голям, че засяга орбиталното поведение на близките обекти. Размерите му достигат до 5 150 км в диаметър, той е вторият по големина в Слънчевата система след спътника Ганимед на Юпитер и най-големият от тези на Сатурн. Повърхностният слой не може да се види поради плътната атмосферна мъгла. Прилича на древна земна атмосфера. Запълнена е с азот (95%) и метанови следи и се издига на 600 км в космоса.
Япет изненадва с фантастичния си цвят: едната половина е ярка като сняг, а втората е мрачна с голям хребет, прострян по екваториалната линия.
Колко спътници има Сатурн и кои са най-известните?
Сатурн има открити досега 62 спътника, от които най-известни са: Титан, Рея, Япет, Диона, Тетида (или Тефия), Енцелад.
Титан
Холандският астроном и математик Кристиан Хюйгенс през 1655 г. открил първия спътник на Сатурн, наречен „Титан“. Той е най-големият спътник на Сатурн и вторият по големина в Слънчевата система, след Ганимед.
Диаметърът на Титан е 5152 км – повече от Луната (3474 км) и дори от Меркурий (диаметърът на тази планета е 4865 км)! Това е много голям сателит, той само леко изостава от Марс (6,670 километра)! Дълго време се смяташе, че диаметърът на Титан е 5550 километра и той е първият сред всички спътници на Слънчевата система. Сега обаче, благодарение на космическия апарат Voyager-1, беше възможно да се разбере реалният му размер. Титан е толкова масивен, че засяга орбитите на други спътници близо до него!
Още преди 2004 г. не беше известно как изглежда повърхността на Титан, тъй като спътникът е обвит в невероятно плътна атмосфера, което затруднява изучаването му. Но благодарение на космическия кораб Касини-Хюйгенс днес е известно много повече за този тайнствен сателит. На 25 декември 2004 г. сондата Хюйгенс се отделя от Касини и е засадена с парашут на 14 януари 2005 г. на Титан. След приземяването му станаха известни първите данни за сателитната повърхност.
Хюйгенс е първото устройство, създадено от човека, което кацна на повърхността на спътника на планетата (с изключение на сондите и лунохода на Луната). Спускането с парашут през атмосферата отне два часа и 27 минути; по време на процеса сондата взе проби от атмосферата. Хюйгенс се спусна върху твърда повърхност (въпреки че е предвидено и кацане в морето). Благодарение на външния микрофон дори специалистите успяха да запишат звука на вятъра на Титан!
Сондата Хюйгенс не изпращаше данни на самата Земя, а ги предаваше на Касини, а оттам и на Земята. Общо сондата предаде 500 мегабайта данни, включително 350 изображения. Общо бяха планирани да бъдат предадени 700 изображения, но поради неизправност на програмата, половината от изображенията бяха загубени.
Благодарение на получените данни се оказа, че повърхността на Титан е доста млада по геоложки стандарти и е покрита с утаечни органични вещества и воден лед. Цялата повърхност е почти плоска; само няколко планини и кратери. Температурата на повърхността е 170-180 градуса по Целзий под нулата.
Структурата на Титан
Снимките, направени от апарата Cassini-Huygens през 2005 г., доказаха наличието на метан-етанови езера и реки. Тяхното присъствие го прави вторият обект (първият е Земята) в нашата система, където се доказва наличието на течност на повърхността. Тъй като сателитът има течност и атмосфера, беше представена хипотезата, че там може да съществува примитивна форма на живот. В атмосферата има най-вече азот (около 95%), както и етан и метан. А границата на нейната атмосфера е около десет пъти по-висока от тази на Земята! За сравнение, в атмосферата на Земята 77% азот.
На Титан са наблюдавани признаци на вулканична активност. Но вулканите там не са силикатни, както на Земята, Венера или Марс.
Наричат се криовулкани – в атмосферата избухва смес от вода и амоняк, смесена с въглеводороди.
Титан се намира извън пръстените на Сатурн. Той, подобно на Луната на Земята, извършва синхронно въртене около своята планета. Учените предполагат съществуването на подземни резервоари на сателита, а това, заедно с ниската гравитация, прави Титан отличен кандидат за колонизация.
Около 2020 г. се планира нова мисия за изследване на Титан, Сатурн и Енцелад. Космическият кораб ще се състои от орбитална станция и две сонди, които ще бъдат изследвани директно от Титан. Една сонда ще плува в атмосферата сред облаците, ще трябва да направи поне един оборот около планетата, а втората сонда трябва да се приземи в полярното море от въглеводороди. Трябва да изчакаме старта и да последваме проучването на сателита, за да научим новите открития за тези спътници.
Япет
Вторият открит спътник на Сатурн е Япет. В телескопа си го е видял Джовани Касини през 1671 година. Той е третият по големина спътник на Сатурн (диаметър – 1494 км). Това е много интересна луна, защото освен факта, че има необичаен цвят (едната половина е бяла и светла като сняг, а другата е тъмна като черно кадифе), сателитът има хребет, обграждащ го по екватора.
Контрастните страни на сателита са разделени от доста ясна граница, само частично навлизат на територията от единия на другия – тъмни на екватора и светли на полюсите. Основният цвят на сателита е бял, защото се състои от воден лед. Учените предполагат, че едната страна на Япет (черната) изхвърля прах друг спътник на Сатурн – Феба. Той непрекъснато се сблъсква с други космически тела, затова зад него стои черна опашка. И тъй като Феба се движи към Япет, целият прах, който Феба оставя в пространството, остава върху него.
Повърхността на Япет е покрита с множество кратери с различна дълбочина и диаметър. Благодарение на космическия кораб Касини, на тази луна беше открита интересна особеност на релефа. Точно на екватора спътникът е обхванат от планинската верига, която се простира на 1300 километра, височината ѝ е по-малка от 13 километра, а ширината ѝ е около двадесет километра. Такива характеристики правят “стената на Япет” една от най-високите планински вериги в Слънчевата система. Във водещото полукълбо (черното) билото представлява твърд хребет, а в светлата част на Япет – това са отделни планини.
Има няколко мнения за неговата поява. Някои учени смятат, че тази планинска верига се е формирала поради тектонските промени в образуването на Япет. Сега тектонските плочи и вулканичната активност на Япет не се виждат. Но астрономът Андрю Домбард смята, че причината за билото може да бъде пръстени, а самите пръстени са формирани от леден космически обект, който е бил циркулирал дълго време в орбитата на Япет. Сближаването на телата е продължавало, докато приливните сили са разрушили предполагаемия спътник на Япет на голям брой парчета, от които са се образували пръстените. Освен това, под действието на гравитацията, тези парчета са паднали на повърхността на Япет, което е довело до появата на пръстеновиден планински хребет.
Рея
Година след откриването на спътника Япет, Джовани Касини открил друг спътник на Сатурн – Рея. Това е вторият по големина спътник на Сатурн. По принцип сателитът се състои от воден лед. Твърдата материя заема по-малко от една трета от общата маса. Ледът на сателита е твърд, като скала – това се дължи на много ниските температури, в тъмните области пада до -220 градуса по Целзий. Спътникът Рея е два пъти по-малък от Луната, диаметърът му е 1528 километра.
По време на формирането му, сателитът е бил подложен на силна метеоритна бомбардировка, така че има голяма кратерна повърхност. Рея се счита за сателит с най-голям брой кратери в Слънчевата система. Полукълбото, обърнато към планетата, има по-светъл, равномерен цвят, а другото полукълбо има тъмни области със светли линии. Учените са установили, че това е поредица от скали и ледени хребети.
Благодарение на апарата Cassini стана известно, че Рея има тънък слой разредена атмосфера, съдържаща кислород (70%) и въглероден диоксид (30%). Плътността на атмосферата е 12 пъти по-ниска от тази на Земята. Но откъде идва атмосферата на Рей? Оказва се, че водният лед се разделя от потока на йони от радиационните пояси на Сатурн. А въглеродният диоксид възниква, вероятно, от дълбините на самия сателит или от окисляването на органичните съединения на повърхността.
Диона
През 1684 г. Джовани Касини забелязал още два спътника – Диона и Тетида. Сред сателитите на Сатурн, Диона е четвъртият по големина, а диаметърът му е 1120 километра. Неговата плътност е по-ниска само от тази на Титан, което може да показва наличието на твърдо ядро под слой лед.
Диона е много сходен по състав и външен вид с Рея. Този сателит също е бил бомбардиран от метеорити по време на образуването, поради което повърхността му е покрита с кратери. Някои кратери са с диаметър до сто километра. Както и на сателита на Рея, на повърхността на Диона има бели ивици, които са разломи и ледени хребети.
Странно е, че повечето от кратерите са в задното полукълбо, въпреки че обикновено водещото полукълбо поема всички удари. Има хипотеза, че спътникът се е завъртял на 180 градуса поради сблъсък с космическо тяло. Позицията, в която Диона е сега, е около милиарди години, според учените атеисти.
На сателита е намерен тънък слой разредена атмосфера. Обикновено телата с такъв малък размер нямат атмосфера, тъй като им липсва сила на гравитацията за задържане на въздушната обвивка. Но тук атмосферата се формира, както на Рея, поради бомбардирането на сателитната повърхност с йони от радиационните пояси на Сатурн.
В същата орбита като Диона се движат още две луни. Едната е Поликс, той е на 60 градуса зад Диона, а Елена (вторият) е в обратна посока. Такива небесни тела се наричат троянски спътници.
Тефия
Сателитът Тефия или Тетида е открит през 1684 г. от Джовани Касини. Диаметърът му е около 1060 километра. Тефия има ниска плътност, защото се състои главно от воден лед с малко количество тъмен материал. Температурата на сателитната повърхност е -187 градуса и също има висока отразяваща способност.
Сателитът има няколко характеристики на терена – Ithaca Canyon или Ithaca Chasma, на български „Пропастта Итака“, това е каньон, който се забелязва ясно и огромния кратер Одисей. Каньонът покрива почти три четвърти от неговия диаметър. Неговата поява е свързана с древна катастрофа, която се е случила на сателита, когато все още е в разтопено състояние. И в периода, когато течните слоеве са замръзнали, се е образувал огромен каньон. Други астрономи свързват външния вид на каньона с падането на космическото тяло, от което оставя кратерът Одисей. Такъв силен удар може да унищожи спътника, ако се състои от твърд материал. Но след удара остава само кратерът Одисей, който има диаметър от 450 километра и дълбочина от пет километра.
Тетида, подобно на Диона, има свои собствени троянски спътници. Това са две малки луни – Калипсо и Телесто; те са разположени в точките на Лагранж отпред и отзад на разстояние 60 градуса.
Това бяха петте най-големи спътника на Сатурн и сега нека сравним размерите им със Земята и Луната.
Отляво надясно: Титан, Рея, Япет, Дион и Тетида.
Кои са спътниците на Сатурн, подредени по големина?
Сатурн има три групи за своите луни. Едната се простира от Мимас до Япет и побира всички големи спътници. В този случай изглежда, че разглеждаме редуцирана слънчева система. За тези обекти се предполага, че са се образували в праха и газовата мъгла, която се е въртяла около планетата, когато с помощта на гравитацията тя достига до около 100 земни маси от водород и други газове в крайните етапи на образуването. Сред участниците могат да се видят и малки предмети, изпъкнали в съседни орбити, като троянските астероиди.
Вторият се движи от Пан към другите малки спътници, разположени вътре в пръстенната система на Янус и Епиметей. Повечето са представени от луни овчари. Тук гравитационният контакт между спътниците и частиците на пръстените влияе върху положението на материала и образуването на дъги и вълни вътре в пръстените.
Третата група обхваща обекти от Феба и се премества до външния край. Това са малки тела, раздробени на парчета, уловени от планетарното гравитационно влияние. Всички спътници в първите две групи правят обороти около планетата в съответствие с нейната насоченост на практика в кръгови орбити. Но заловени в третата са склонни към ретроградност.
Много сателити са кръстени на различни титани, както и на техните потомци. Но по-малките и наскоро не намериха официални имена.
Вътрешни спътници на Сатурн.
Един от вътрешните спътници на Сатурн е Атлас, който контролира външния ръб на пръстена А. Други спътници също функционират по същия принцип при взаимодействие с пръстените.
Сред примерите, които си струва да си спомним е Янус. Мимас също образува пролука (секция Касини) чрез измит материал. Има още по-слаби пропуски в пръстените, което може да се обясни с орбиталния контакт с Мимас.
Това е преглед на изследването на Касини за трите малки лунни кръга на Сатурн: Атлас, Дафнис и Пан. Две основни разлики между Атлас и Пан са видими тук. Екваториалната линия на втория е много по-тънка и по-отчетлива, а централната маса на Атлас е по-ниска от Пан. Изображенията на двата описани сателита са направени с помощта на IR, зелен и UV спектърни филтри. Те се комбинират, за да се покаже по-ясно цвета на повърхността. За изображението Дафнис е използван зелен филтър. Персоналът се добива по различно време през 2017 г. и на различни разстояния. Атлас – 12 април, 16 000 км и фазов ъгъл от 37 градуса. Пан – 7 март, 26 000 км, с фазов ъгъл от 21 градуса. Дафнис – 16 януари, 28000 км и при 71 градуса. На всички снимки северът е на върха. Програмата Cassini-Huygens е съвместна разработка на ЕКА, НАСА и Италианската космическа агенция. Двете камери на борда също са създадени от тях. Извлечените снимки се обработват в Боулдър (Колорадо).
През 60-те години възникна идеята, че за някои пропуски е необходимо присъствието на неидентифицирана луна. Нейното търсене доведе до откриването на Янус и Епиметей. Те са коорбитални, т.е. те споделят една и съща орбита. Едната се намира на 30 мили от другата. След 4 години те променят позициите си. Поради това някои мислят, че това са фрагменти от предишен единичен обект. Но обширната ротация на Епиметей показва, че неговият повърхностен слой трябва да е древен, така че разпадането трябва да се е случило в началото на историята на системата. Но Атлас се държи толкова странно, че сюжетът можеше да бъде съвсем различен.
Изследването в пръстена на Енке А е довело до откриването на Пан. Това е малък леден свят с диаметър 12-12 мили и е почти незабележим дори при внимателно проучване на пръстенната система.
Последните спътници са така наречените овчари – Пандора и Прометей. Те са били открити при прегледа на пръстена F – тънък и вълнообразен.
Материалът може да бъде фрагмент от други два специфични спътника.
Дафнис е новооткритата луна в пръстените на Сатурн и там в Делението на Кийлър.
Спътници и пръстени на Сатурн.
Как спътниците на Сатурн водят пръстените?
Подробно изследване показва, че спътникът Пан се намира в Делението на Енке. Частиците се създават пред и зад него. Пръстеновите елементи вътре в лунната орбита се въртят около планетата по-бързо, преживявайки чисти външни и обратни сили. Последното ги забавя и ги кара да падат към Сатурн. Това отново предизвиква ускорение и те се придвижват напред и навътре към Пан.
На разстояние 2800 км апаратът Касини успява да улови един сателит на Сатурн Дафнис (8 км в диаметър). Когато се завърти в Делението на Кийлър, той създава вълни. Това е мозайка, свързваща няколко образа, за да покаже повече вълни по краищата на Делението на Кийлър. Въпреки малкия си размер, силата на гравитацията е достатъчна, за да унищожи частиците в пръстена А. При преминаването на делението вълните се образуват в хоризонталните и вертикалните равнини. Това са ценни рамки, тъй като ни позволяват да разгледаме сложните взаимодействия между спътника и частиците. За Дафнис има три вълни. При всяко следващо наблюдение се наблюдава еволюция на формата, дължаща се на сблъскване на частиците. Приблизителното излъчване на сателита също демонстрира тънка нишка от пръстен, създадена от пръстен А.
Изображението се добива под ъгъл от 71 градуса, а скалата е 168 метра на пиксел. Програмата Cassini-Huygens е съвместна разработка на ЕКА, НАСА и Италианската космическа агенция. Две от камерите на борда също са създадени от тях. Извлечените снимки се обработват в Боулдър (Колорадо).
Но точно обратното се случва с пръстените, разположени извън орбитата на Пан. Сателитът се върти по-бързо от планетата. Предната сила ускорява частиците, разширява орбитите им и ги принуждава да се отдалечат от планетата. Тъй като те се движат навън, те забавят и се движат навън спрямо Пан.
Този ефект води до факта, че въпреки привличането на Пан, частиците се отдалечават от него и образуват Делението на Енке.
Как спътниците на Сатурн Пандора и Прометей водят пръстен
Вътрешният спътник на Сатурн Прометей извършва ротация по-бързо от пръстеновите частици, така че ги издърпва навътре и навън, което води до ускоряване и разширяване на орбиталния път. Поради това те се забавят и завършват по отношение на самия сателит. По същия начин, частиците в пръстена се движат по-бързо от Пандора, което намалява техните орбити и забавя движенията им, така че те се движат навътре и навън по отношение на спътника. Оказва се, че той издърпва частиците в една посока, а другия в обратна посока. Частиците между тях са в капан и създават пръстена F.
Външните притеглени спътници на Сатурн.
Феба е малка луна с диаметър 130 мили. Той е разположен почти четири пъти по-далеч от Япет и е надарен с ексцентрична ретроградна орбита (върти се в противоположна планетарна посока). Тя е по-близо до еклиптиката, отколкото до планетарната равнина, така че има мнение, че това е астероид или привлечена комета. Феба е изключително тъмен спътник, и според орбитата му може да се стигне до сблъсък с други предмети.
Вояджър 2 не се е доближил до Феба, така че на снимките се появиха само размазани черти. Касини е минавал на разстояние 30 000 мили. Интересното е, че повърхността на спътника е покрита с изключително тъмен материал, но самият интериор изглежда много по-ярък. Може би това е чист лед. Това се доказва от многобройните кратери, които показват промяна в яркостта.
Няколко десетки малки спътници от S / 2000 S 1 до S 12, са забелязани през 2000-2007 г. На снимките се появяват като малки точки и не се разкрива техния размер. Смята се, че всички те са тъмни като Феба и следователно могат да бъдат с диаметър от 4 до 20 мили.
Някои от тях се въртят в права посока (в съответствие на планетата), докато други се характеризират с ретрогради посоки, а орбиталната равнина се различава от планетарната с 45 градуса. Така че, те действат като заловени от гравитацията комети.
Любопитни факти.
Феба се различава от останалите големи спътници като се движи в противоположна на тях посока.
Мимас има огромен отвор на кратер, който на практика разделя сателита.
Енцелад може да има ледени вулкани. Касини засне нагретите струи, изхвърлени на повърхността. Поради това над територията на Южния полюс се образува огромен облак от водна пара.
Хиперион се откроява със странната си неправилна форма. Той има хаотична ротация, която може да се дължи на удар с друг обект.
Върху спътника Тетида се наблюдава голяма пропаст – наречена ”Пропастта Итака” (”Ithaca Chasma”). Тя обхваща почти цялата зона на спътника.
В космическото пространство около Сатурн има 4 стабилни позиции – точки на Лагранж. Намират се на 60 градуса отпред / отзад един от големите сателити в една орбита. Тези точки са заети от Телесто и Калипсо (точка Тетис), както и от Елена и Полидевк (точка Диона).
16 спътника на Сатурн се завъртат около планетата винаги от едната страна.
