САТУРН - шоста з видалення від Сонця і друга за розмірами і масою планета Сонячної системи. Пор. геліоцентріч. відстань (велика піввісь орбіти) становить 9,539 а. е. (1,427 млрд. км). Внаслідок помітного ексцентриситету орбіти (0,056) геліоцентріч. відстань змінюється прибл. від 9 до 10,1 а. е. Нахил площини орбіти до екліптики 2 ° 29,4 ', пор. швидкість руху по орбіті 9,64 км / с, а період обертання навколо Сонця (сідеріч. період, або сатурнианской рік) 29,458 земних року. Мін. відстань між С. і Землею становить 1,2 млрд. км, максімальное- 1,6 млрд. км; відповідно видимі кут. розміри диска змінюються від 20 "до 15". Сінодіч. період обертання дорівнює 378,09 діб. Видима зоряна величина С. в пор. протистоянні 0,67, абс. планетна величина 8,88. Інтегральне сферич. альбедо 0,34 м

Пор. екваторіальний радіус С. (за рівнем в атмосфері з тиском 1 бар) , Маса (Мс) 5,68 * тисяча двадцять шість кг. Через швидке обертання навколо осі (період на екваторі 10,2 ч) С. володіє великим стисненням ( 0,1), внаслідок чого його полярний радіус майже на 6500 км менше екваторіального. Істотно при цьому, що період обертання змінюється з широтою (швидкість обертання екваторіальної зони прибл. На 5% вище полярної). Пор. щільність С. найнижча з усіх планет, всього 0,69 г / см3, що прибл. вдвічі менше щільності Сонця. прискорення сили тяжіння на екваторі 10,45 м / с2, параболіч. швидкість (швидкість тікання) ок. 36 км / с.

Твердої поверхні С. не має і є газорідку тілом, що знаходиться в стані гидростатич. рівноваги. Структура його надр в цілому подібна до структури Юпітера. Згідно з моделями внутр. будови планет (див. Планети і супутники ), Заснованим на уявленнях про адіабатіч. зміні темп-ри по глибині і багатошарової диференціації речовини надр, зовн. газова оболонка С. є воднево-гелієвої (при відношенні Чи не / Н, меншому сонячного, т. е. 0,13 0,04 за масою), за нею йде оболонка, що складається в осн. з рідкого водню, а з відстані 0,5 Rс- оболонка з металевого водню . Металеві. водень заповнює шар до рівня 0,3 Rс, де починається ядро. Тиск тут досягає 10 Мбар. ядро складає 25% по масі, що в дек. раз більше ядра Юпітера. Причина полягає в тому, що поряд з речовиною скельних порід в його склад, ймовірно, входить значить. домішка крижаної компоненти (вода, аміак, метан). У цьому знаходить відображення той факт, що С. займає проміжне положення між Юпітером, що складається в осн. з водню, і Ураном і Нептуном, в складі яких брало переважає крижана компонента, а водень становить відносно невелику фракцію.

Наявність у С. магн. поля, ймовірно, пов'язано з дією гідромагнітного динамо . Магн. поле на екваторі 0,21 Гс. Замечат. особливістю власної. магн. поля планети є його майже точна осьова симетрія , Що, мабуть, обумовлено сильним діфференц. обертанням зовнішніх шарів С. Відхилення осі магн. диполя від осі власної. обертання не перевищує 1 °.

С. отримує від Сонця прибл. в 100 разів менше тепла, ніж Земля. його ефективна температура становить 95 К, що помітно вище рівноважної (74 К). Це означає, що випромінюється С. в навколишній простір енергія прибл. втричі більше енергії, одержуваної від Сонця, і свідчить про високу ефективність внутр. джерела тепла. Наїб. вірогідною природою цього джерела може бути перетворення в тепло гравитац. енергії, що вивільняється за рахунок випадання крапель рідкого гелію (к-які утворюються при низькій темп-ре в рідкому водні) з зовн. оболонок до центру планети.

Під атмосферою С. розуміють верх. частина його зовн. газової оболонки. Хім. склад атмосфери С. істотно відрізняється від среднесолнечного. Крім водню і гелію, до складу атмосфери входять метан (СН4), аміак (NH3), фосфін (РН3), в невеликих кол-вах присутні вуглеводні (С2Н6 і С2Н2). Відносить. змісту СН4, NH3, PH3, С2Н6 і С2Н2 становлять відповідно 2 * 10-3; 2 * 10-4; 3 * 10-8; 8 * 10-6 і 10-7. Помітна збагаченого вуглецем (входять до складу з'єднань): відношення С / Н більше сонячного в 2,3 рази.

Структура атмосфери, профілі темп-ри і тиску схожі на юпітеріанскую. Темп-pa в тропосфері на рівні з тиском 1 атм становить бл. 145 К і повільно знижується з висотою (з адіабатіч. Градієнтом 0,85 До км-1). У тропопаузе при тиску ок. 0,1 атм темп-pa прибл. 80 К. Нижче неї розташовані хмари, к-які, ймовірно, складаються з неск. шарів; вважається, що верхній видимий шар утворений в осн. кристалами аміаку, хоча цей факт не можна вважати остаточно встановленим. Для атмосфери С. характерна наявність ряду динамічний. утворень (смуг типу зон і поясів, плям), які ріднять його з Юпітером. Разом з тим упорядкована структура зон і поясів (що відображають систему планетарної циркуляції), а також спостерігаються великих плям - овалів (асоціюються з великими атм. Вихорами) на С. виражена менш чітко через протяжного шару надоблачной дрібнодисперсного димки. Розміри динамічний. утворень (вихорів і струменів) великі в порівнянні зі шкалою висот ( 60 км), але малі в порівнянні з Rс і менше аналогічних утворень на Юпітері. У той же час швидкості вітру на екваторі С. в дек. разів перевищують швидкості атм. рухів в приекваторіальній зоні Юпітера, досягаючи майже 500 м / с. Можливо, це пов'язано з тим, що в систему циркуляції на С. втягуються більш глибокі області атмосфери, де інтенсивність передачі моменту кількості руху в область екваторіальних широт вище. помітні відмінності динаміки атмосфер С. і Юпітера визначаються різницею інтенсивностей джерел тепла в надрах цих планет, меншим значенням прискорення сили тяжіння і більшою товщиною зовнішньої непроводящей молекулярної оболонки С. З цієї ж причини для атмосфери С. характерна менша в порівнянні з Юпітером роль в передачі кінетичної. енергії вихрових рухів впорядкованим зональним течіям.

В СР. і верх. областях атмосфери С. важливу роль відіграють фотохім. перетворення; особливо це стосується процесів за участю NH3, PH3 і гідрокарбонатів. Крім сонячної радіації онергетіч. джерелами, які зумовлюють зростання темп-ри вище тропопаузи, можуть бути джоулів розігрів і диссипация енергії внуттренніх хвиль. Макс. електронна концентрація в іоносфері С. 2 * 104 см-3 на висоті ~ 2500 км (рахуючи від рівня з тиском 1 атм). Магнітосфера С. за своєю топології і характером процесів займає проміжне положення між магнітосферою Юпітера і Землі (див. магнітосфери планет ). Близькість магн. поля С. до дипольному проявляється в симетрії розподілу заряджу. частинок у внутр. зоні його магнітосфери - як щодо осі обертання, так і щодо екваторіальній площині, з до-рій практично збігається положення нейтрального плазмового шару. До радіальних відстаней (7 -15) Rс плазма обертається практично синхронно з планетою. плазма складається з легких і важких іонів, ймовірно, водню, гелію, вуглецю, азоту і кисню. Їх джерелом, крім сонячного вітру , Можуть служити крижані поверхні супутників С. і атмосфера Титана, орбіта догрого лежить всередині магнітосфери планети. Наїб. стійкі зони захопленої радіації розташовані в межах на денній та на нічний сторонах. Ударний фронт знаходиться приблизно на 25 Rс. Між магнітопауза і стійкою зоною радіаційного поясу (17-23 Rc) розташовується область (зона псевдозахвата), де енергетичних. спектр частинок стає дуже м'яким і спостерігаються конвективні потоки плазми. На нічній стороні утворюється протяжний плазмовий шлейф, на к-рий, ймовірно, сильно впливають процеси, що відбуваються в міжпланетному середовищі.

У систему С. входять навколишні його знамениті кільця і ​​18 супутників. Кільця являють собою єдину плоску систему невеликої товщини (менше кілометра), розташовану в екваторіальній площині планети. Виділяють 7 кілець, основні з яких брало А, В і С займають область простору між 1,2 і 2,3 Rс. Кільця мають надзвичайно складною внутр. структурою: кожне з них складається ще з сотень індивідуальних кілець. Ця динамічний. структура, так само, як і більші проміжки всередині кілець (ділення), є наслідком резонансів , Обумовлених гравитац. взаємодією кілець з нерівноважної фігурою планети і її багаточисельні. супутниками. Наїб. помітні розподілу Кассіні, Максвелла, Гюйгенса, Енке, Кілер. У радіальному напрямку періодично спостерігаються темні і світлі освіти ( «спиці»), існування яких брало пов'язують з електростатіч. ефектами, зумовленими наявністю пилових частинок усередині кілець, занурених в магнітосферу С. (з процесами в «пиловий плазмі»). Усередині кільця З розташоване найближче до планети слабке кільце D, у зовн. краю кільця А знаходиться дуже тонке кільце F, а за ним, аж до , Послідовно дуже слабкі кільця G і Е. Загальна маса кілець 5 * 10-8 Мс. Розміри частинок, що утворюють кільця, прибл. від часткою см до 5 м, складаються вони в осн. з льоду (гл. обр. водяного). Проблема їх походження не вирішена - це або релікти ранній стадії еволюції Сонячної системи, або результат гравитац. взаємодії С. з ядрами комет.

Всі великі супутники С., виключаючи Титан і Фебу, мають крижані поверхні. Низькі пор. щільності (1,2-1,4 г / см3) свідчать про те, що ці тіла майже цілком водно-крижані; трохи більше відносить. зміст скельних порід у Мимаса, Діони, Реї (розміри від 400-500 до 1500 км). Проте на поверхні більшості супутників С. присутні характерні сліди ендогенної активності, особливо сильно виражені на Енцеладі. Цей факт поки не знайшов переконає. пояснення (наиб. імовірною причиною є диссипация приливної енергії внаслідок наявності резонансів при орбітальному русі супутника в гравитац. поле С.). Розміри відкритих «Вояджером» маленьких супутників неправильної форми, що знаходяться в динамічний. взаємодії з більшими супутниками і кільцями, прибл. від 30 до 190 км.

Наїб. інтерес представляє найбільший супутник С. Титан, що перевищує за розмірами Меркурій (радіус Титана 2575 км, пор. щільність 1,9 г / см3). Замечат. особливість цього супутника - наявність у нього потужної атмосфери (що складається в осн. з азоту) з тиском у поверхні 1,5 атм і температурою 92 К. Мабуть, Титан складається наполовину з льодів і наполовину з скельних порід (силікатів, металів). Власної. магн. поля Титан не має. На його поверхні з великою ймовірністю присутні моря і озера з метану і, можливо, океани з етану. З метану складаються і досить щільні хмари, з яких брало метан у вигляді дощу може випадати на поверхню; припускають, що круговорот метану на Титані аналогічний круговороту води на Землі. В атмосфері Титана виявлений багатий спектр простих органічних. з'єднань, а сама атмосфера втрачає атомарний і молекулярний водень і азот, що призводить до складних процесів взаємодії Титана з магнітосферою С. За характером глобальної димки і прояву помітного парникового ефекту у поверхні Титан в чомусь нагадує Венеру, хоча визначають ці властивості хім. склад і процеси іншої природи. Лаб. моделювання та розрахунки пророкують, що при суч. швидкості освіти органічного. речовин за час життя Сонячної системи на Титані повинен був утворитися шар такого матеріалу товщиною не менше 100 м. Тому з Титаном пов'язують надії виявити аналог первинного органічного. речовини, до-рої могло існувати на ранній Землі.

Літ .: Маров М. Я., Планети Сонячної системи, 2 над., М., 1986; Saturn, ed. by Т. Gehrels, M. Matthews, Tucson, 1984; Система Сатурна, пров. з англ., М., 1990. М. Я. Маров.

покажчик >>