Unterscheidungsmerkmale des Saturn von anderen Planeten. Innere Struktur des Saturn. Ursprung des Gasriesen

Saturn– ein Planet des Sonnensystems mit Ringen: Größe, Masse, Umlaufbahn, Zusammensetzung, Oberfläche, Satelliten, Atmosphäre, Temperatur, Forschung durch Geräte mit Fotos.

Saturn ist der sechste Planet von der Sonne aus und vielleicht das schönste Objekt im Sonnensystem.

Dies ist der am weitesten vom Stern entfernte Planet, der ohne den Einsatz von Instrumenten gefunden werden kann. Sie wissen also schon seit langem von seiner Existenz. Hier ist einer der vier Gasriesen, der von der Sonne aus an sechster Stelle steht. Sie werden neugierig sein, was für ein Planet Saturn ist, aber schauen Sie sich zuerst diese interessanten Fakten über den Planeten Saturn an.

Interessante Fakten über den Planeten Saturn

Kann ohne Werkzeug gefunden werden

• Saturn ist der fünfthellste Planet im Sonnensystem und kann daher mit einem Fernglas oder einem Teleskop gesehen werden.

Die alten Leute haben es gesehen

• Auch die Babylonier und Bewohner des Fernen Ostens beobachteten ihn. Benannt nach dem römischen Titanen (analog zum griechischen Kronos).

Flachster Planet

• Der Poldurchmesser deckt 90 % des Äquatordurchmessers ab, was auf der geringen Dichte und der schnellen Rotation beruht. Der Planet dreht sich alle 10 Stunden und 34 Minuten einmal.

Ein Jahr dauert 29,4 Jahre

• Aufgrund seiner Langsamkeit gaben die alten Assyrer dem Planeten den Spitznamen „Lubadshagush“ – „der Älteste der Ältesten“.

Es gibt Streifen in der oberen Atmosphäre

• Die Zusammensetzung der oberen Schichten der Atmosphäre wird durch Ammoniakeis repräsentiert. Darunter befinden sich Wasserwolken, und dann kommen kalte Mischungen aus Wasserstoff und Schwefel.

Ovale Stürme vorhanden

• Der Bereich über dem Nordpol nahm eine sechseckige Form (Sechseck) an. Forscher gehen davon aus, dass es sich um ein Wellenmuster in den Wolkendecken handeln könnte. Auch über dem Südpol gibt es einen Wirbel, der einem Hurrikan ähnelt.

Der Planet besteht hauptsächlich aus Wasserstoff

• Der Planet ist in Schichten unterteilt, die den Saturn dichter durchdringen. In großen Tiefen wird Wasserstoff metallisch. Die Basis ist ein heißer Innenraum.

Ausgestattet mit dem schönsten Ringsystem

• Saturnringe bestehen aus Eisfragmenten und einer kleinen Beimischung von kohlenstoffhaltigem Staub. Sie erstrecken sich über 120.700 km, sind aber unglaublich dünn – 20 m.

Die Mondfamilie umfasst 62 Satelliten

• Saturnmonde sind eisige Welten. Die größten sind Titan und Rhea. Enceladus könnte einen unterirdischen Ozean haben.

Titan hat eine komplexe Stickstoffatmosphäre

• Besteht aus Eis und Stein. Die gefrorene Oberflächenschicht ist mit Seen aus flüssigem Methan und mit gefrorenem Stickstoff bedeckten Landschaften ausgestattet. Kann Leben haben.

4 Missionen gesendet

• Dies sind Pioneer 11, Voyager 1 und 2 und Cassini-Huygens.

Größe, Masse und Umlaufbahn des Planeten Saturn

Der durchschnittliche Radius des Saturn beträgt 58.232 km (äquatorial – 60.268 km, polar – 54.364 km), was 9,13-mal größer als der der Erde ist. Bei einer Masse von 5,6846 × 10 26 kg und einer Oberfläche von 4,27 × 10 10 km 2 erreicht sein Volumen 8,2713 × 10 14 km 3.

Polarkompression	0,097 96 ± 0,000 18
Äquatorial	60.268 ± 4 km
Polarradius	54 36 ± 10 km
Oberfläche	4,27 10 10 km²
Volumen	8,27 10 14 km³
Gewicht	5,68 10 26 kg 95 irdisch
Durchschnittliche Dichte	0,687 g/cm³
Beschleunigungsfrei fällt am Äquator	10,44 m/s²
Zweite Fluchtgeschwindigkeit	35,5 km/s
Äquatoriale Geschwindigkeit Drehung	9,87 km/s
Rotationszeitraum	10h 34min 13s ± 2s
Achsenneigung	26,73°
Deklination des Nordpols	83,537°
Albedo	0,342 (Anleihe)
Scheinbare Größe	von +1,47 bis −0,24
Absolut herausragend Größe	0,3
Winkeldurchmesser	9%

Die Entfernung von der Sonne zum Planeten Saturn beträgt 1,4 Milliarden km. In diesem Fall beträgt die maximale Entfernung 1.513.783 km und die minimale Entfernung 1.353.600 km.

Die durchschnittliche Umlaufgeschwindigkeit erreicht 9,69 km/s und Saturn verbringt 10.759 Tage damit, den Stern zu umrunden. Es stellt sich heraus, dass ein Jahr auf dem Saturn 29,5 Erdenjahre dauert. Aber hier wiederholt sich die Situation mit Jupiter, wo die Rotation der Regionen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten erfolgt. Die Form des Saturn ähnelt einem abgeflachten Sphäroid.

Zusammensetzung und Oberfläche des Planeten Saturn

Sie wissen bereits, was der Planet Saturn ist. Es ist ein Gasriese, der aus Wasserstoff und Gas besteht. Überraschend ist die durchschnittliche Dichte von 0,687 g/cm 3 . Das heißt, wenn Sie Saturn in ein riesiges Gewässer platzieren, bleibt der Planet über Wasser. Es hat keine Oberfläche, sondern einen dichten Kern. Tatsache ist, dass Erwärmung, Dichte und Druck zunehmen, je weiter man sich dem Kern nähert. Der Aufbau wird im unteren Foto von Saturn ausführlich erklärt.

Wissenschaftler glauben, dass Saturn in seiner Struktur dem Jupiter ähnelt: ein felsiger Kern, um den sich Wasserstoff und Helium mit einer kleinen Beimischung flüchtiger Substanzen konzentrieren. Die Zusammensetzung des Kerns ähnelt möglicherweise der der Erde, weist jedoch aufgrund des Vorhandenseins von metallischem Wasserstoff eine erhöhte Dichte auf.

Im Inneren des Planeten steigt die Temperatur auf 11.700 °C und die abgegebene Energiemenge ist 2,5-mal größer als die von der Sonne aufgenommene Energie. In gewissem Sinne ist dies auf die langsame gravitative Kelvin-Helmholtz-Kontraktion zurückzuführen. Oder geht es um Heliumtröpfchen, die aus der Tiefe in die Wasserstoffschicht aufsteigen. Dadurch wird Wärme freigesetzt und Helium aus den äußeren Schichten entfernt.

Berechnungen aus dem Jahr 2004 besagen, dass der Kern 9-22 Mal größer als die Erdmasse sein sollte und sein Durchmesser 25.000 km betragen sollte. Es ist von einer dichten Schicht aus flüssigem metallischem Wasserstoff umgeben, gefolgt von heliumreichem molekularem Wasserstoff. Die äußerste Schicht erstreckt sich über 1000 km und wird durch Gas repräsentiert.

Satelliten des Planeten Saturn

Saturn verfügt über 150 Satelliten, von denen nur 53 offizielle Namen haben. Davon haben 34 einen Durchmesser von weniger als 10 km und 14 einen Durchmesser zwischen 10 und 50 km. Einige innere Satelliten erstrecken sich jedoch über 250–5000 km.

Die meisten Satelliten wurden nach den Titanen aus den Mythen des antiken Griechenlands benannt. Die innersten Monde sind mit kleinen Bahnneigungen ausgestattet. Aber irreguläre Satelliten in den abgelegensten Gebieten sind Millionen von Kilometern entfernt und können ihre Runden in mehreren Jahren drehen.

Zu den inneren gehören Mimas, Enceladus, Tethys und Dione. Sie werden durch Wassereis repräsentiert und können einen felsigen Kern, einen eisigen Mantel und eine eisige Kruste haben. Der kleinste ist Mimas mit einem Durchmesser von 396 km und einer Masse von 0,4 x 10 20 kg. Es hat die Form eines Eies und ist 185,539 km vom Planeten entfernt, weshalb die Umlaufbahn 0,9 Tage dauert.

Enceladus hat mit einer Länge von 504 km und einem Gewicht von 1,1 x 10 20 kg eine sphärische Geschwindigkeit. Die Umrundung des Planeten dauert 1,4 Tage. Er ist einer der kleinsten kugelförmigen Monde, aber endogen und geologisch aktiv. Dies führte zum Auftreten paralleler Verwerfungen in den südlichen Polarbreiten.

In der Südpolarregion wurden große Geysire gesichtet. Diese Jets dienen als Nachschubquelle für den E-Ring. Sie sind wichtig, weil sie auf die Anwesenheit von Leben auf Enceladus hinweisen könnten, da das Wasser aus einem unterirdischen Ozean stammt. Die Albedo beträgt 140 % und ist damit eines der hellsten Objekte im System. Unten können Sie das Foto der Saturnmonde bewundern.

Mit einem Durchmesser von 1066 km ist Tethys der zweitgrößte Saturnmond. Der größte Teil der Oberfläche besteht aus Kratern und Hügeln sowie einem kleinen Teil aus Ebenen. Hervorzuheben ist der Odysseus-Krater, der sich über 400 km erstreckt. Es gibt auch ein Canyonsystem, das 3–5 km tiefer, 2000 km lang und 100 km breit ist.

Der größte innere Mond ist Dione – 1112 km und 11 x 10 20 kg. Seine Oberfläche ist nicht nur uralt, sondern auch durch Einschläge stark beschädigt. Einige Krater erreichen einen Durchmesser von 250 km. Es gibt auch Hinweise auf frühere geologische Aktivitäten.

Die äußeren Satelliten befinden sich außerhalb des E-Rings und werden durch Wassereis und Gestein repräsentiert. Das ist Rhea mit einem Durchmesser von 1527 km und einer Masse von 23 x 10 20 kg. Er ist 527,108 km vom Saturn entfernt und benötigt für seine Umlaufbahn 4,5 Tage. Die Oberfläche ist außerdem mit Kratern übersät und auf der hinteren Hemisphäre sind mehrere große Verwerfungen sichtbar. Es gibt zwei große Einschlagsbecken mit einem Durchmesser von 400–500 km.

Titan erstreckt sich über 5150 km und seine Masse beträgt 1.350 x 10 20 kg (96 % der Orbitalmasse), weshalb er als der größte Satellit des Saturn gilt. Er ist der einzige große Mond mit einer eigenen Atmosphärenschicht. Es ist kalt, dicht und enthält Stickstoff und Methan. Es gibt geringe Mengen an Kohlenwasserstoffen und Methan-Eiskristallen.

Aufgrund des dichten atmosphärischen Dunstes ist die Oberfläche schwer zu erkennen. Nur wenige Kraterformationen, Kryo-Vulkane und Längsdünen sind sichtbar. Dies ist der einzige Körper im System mit Methan-Ethan-Seen. Titan ist 1.221.870 km entfernt und besitzt vermutlich einen unterirdischen Ozean. Eine Umrundung des Planeten dauert 16 Tage.

Hyperion lebt in der Nähe von Titan. Mit einem Durchmesser von 270 km ist er Mimas in Größe und Masse unterlegen. Es handelt sich um ein eiförmiges braunes Objekt, das aufgrund seiner Krateroberfläche (2-10 km Durchmesser) einem Schwamm ähnelt. Keine vorhersehbare Rotation.

Iapetus erstreckt sich über 1470 km und hat eine Masse von 1,8 x 10 20 kg. Mit einer Entfernung von 3.560.820 km ist er der am weitesten entfernte Mond, weshalb er 79 Tage vergeht. Es hat eine interessante Zusammensetzung, da eine Seite dunkel und die andere heller ist. Aus diesem Grund werden sie Yin und Yang genannt.

Zu den Inuit gehören fünf Monde, die nach der Inuit-Mythologie benannt sind: Ijirak, Kiviok, Paliak, Siarnak und Tarkek. Ihre progressiven Umlaufbahnen reichen von 11,1 bis 17,9 Millionen km und ihr Durchmesser reicht von 7 bis 40 km. Orbitalneigungen – 45–50°.

Gallische Familie – äußere Satelliten: Albiorix, Befin, Erripo und Tarvos. Ihre Umlaufbahnen sind 16-19 Millionen km lang, die Neigung beträgt 35° bis -40°, der Durchmesser beträgt 6-32 km und die Exzentrizität beträgt 0,53.

Es gibt eine skandinavische Gruppe – 29 retrograde Monde. Ihr Durchmesser beträgt 6–18 km, die Entfernung 12–24 Millionen km, die Neigung 136–175° und die Exzentrizität 0,13–0,77. Sie werden manchmal auch die Theben-Familie genannt, nach ihrem größten Mond, der sich über 240 km erstreckt. Als nächstes kommt Ymir – 18 km.

Zwischen dem inneren und dem äußeren Mond lebt eine Gruppe von Alkoiniden: Methon, Antha und Pallene. Dies sind die kleinsten Satelliten des Saturn. Einige große Monde haben ihre eigenen kleinen. Tethys hat also Telesto und Kalypso und Dion hat Helen und Polydeukes.

Atmosphäre und Temperatur des Planeten Saturn

Die äußere Schicht der Saturnatmosphäre besteht zu 96,3 % aus molekularem Wasserstoff und zu 3,25 % aus Helium. Es gibt auch schwerere Elemente, über deren Proportionen gibt es jedoch nur wenige Informationen. In geringen Mengen wurden Propan, Ammoniak, Methan, Acetylen, Ethan und Phosphin gefunden. Die obere Wolkendecke besteht aus Ammoniakkristallen und die untere Wolkendecke aus Ammoniumhydrogensulfid oder Wasser. UV-Strahlen führen zur Photolyse von Metalin, was zu chemischen Reaktionen des Kohlenwasserstoffs führt.

Die Atmosphäre erscheint gestreift, aber zum Äquator hin werden die Linien schwächer und breiter. Es gibt eine Unterteilung in obere und untere Schichten, die sich je nach Druck und Tiefe in ihrer Zusammensetzung unterscheiden. Die oberen werden durch Ammoniakeis dargestellt, wo der Druck 0,5–2 bar und die Temperatur 100–160 K beträgt.

Auf einem Niveau mit einem Druck von 2,5 bar beginnt eine Linie aus Eiswolken, die sich auf 9,5 bar ausdehnt, und die Erwärmung beträgt 185–270 K. Hier vermischen sich Bänder aus Ammoniumhydrogensulfid bei einem Druck von 3–6 bar und einer Temperatur von 290–235 K. Die untere Schicht wird durch Ammoniak in einer wässrigen Lösung mit Indikatoren von 10–20 bar und 270–330 K dargestellt.

Manchmal bilden sich in der Atmosphäre langperiodische Ovale. Der bekannteste ist der Große Weiße Fleck. Es entsteht jedes Saturnjahr um die Sommersonnenwende auf der Nordhalbkugel.

Die Flecken können mehrere tausend Kilometer breit sein und wurden in den Jahren 1876, 1903, 1933, 1960 und 1990 beobachtet. Seit 2010 wird die von Cassini beobachtete „nördliche elektrostatische Störung“ überwacht. Wenn diese Wolken der Periodizität folgen, werden wir ihr Auftreten das nächste Mal im Jahr 2020 bemerken.

In Bezug auf die Windgeschwindigkeit liegt der Planet an zweiter Stelle nach Neptun. Voyager verzeichnete eine Geschwindigkeit von 500 m/s. Am Nordpol ist eine sechseckige Welle sichtbar, am Südpol ist ein massiver Jetstream zu sehen.

Das Sechseck war erstmals auf Voyager-Fotos zu sehen. Seine Seiten erstrecken sich über 13.800 km (mehr als der Durchmesser der Erde) und die Struktur dreht sich in 10 Stunden, 39 Minuten und 24 Sekunden. Der Wirbel am Südpol wurde mit dem Hubble-Teleskop beobachtet. Hier werden Winde mit einer Beschleunigung von 550 km/h beobachtet, und der Sturm hat eine ähnliche Größe wie unser Planet.

Ringe des Planeten Saturn

Es wird angenommen, dass es sich dabei um alte Ringe handelt, die zusammen mit dem Planeten entstanden sein könnten. Es gibt zwei Theorien. Man sagt, dass es sich bei den Ringen zuvor um einen Satelliten handelte, der aufgrund seiner großen Annäherung an den Planeten zerstört wurde. Oder die Ringe waren nie Teil des Satelliten, sondern sind ein Überbleibsel des Nebelmaterials, aus dem Saturn selbst hervorgegangen ist.

Sie sind in 7 Ringe unterteilt, zwischen denen eine Lücke besteht. A und B sind am dichtesten und haben einen Durchmesser von 14.600 bzw. 25.300 km. Sie erstrecken sich 92.000–117.580 km (B) und 122.170–136.775 km (A) vom Zentrum entfernt. Die Cassini-Division umfasst 4.700 km.

C ist von B 64 km entfernt. Er ist 17.500 km breit und 74.658 bis 92.000 km vom Planeten entfernt. Zusammen mit A und B enthält es die Hauptringe mit größeren Partikeln. Als nächstes kommen die Staubringe, denn sie enthalten kleine Partikel.

D nimmt 7500 km ein und erstreckt sich nach innen über 66900-75510 km. Am anderen Ende liegen G (9000 km und eine Distanz von 166000-175000 km) und E (300000 km und eine Distanz von 166000-480000 km). F liegt am äußeren Rand von A und ist schwieriger zu klassifizieren. Es ist hauptsächlich Staub. Es ist 30–500 km breit und erstreckt sich vom Zentrum aus 140–180 km.

Geschichte der Erforschung des Planeten Saturn

Saturn kann ohne den Einsatz von Teleskopen gefunden werden, weshalb ihn die Menschen in der Antike sahen. Erwähnungen finden sich in Legenden und Mythologien. Die frühesten Aufzeichnungen stammen aus Babylon, wo der Planet im Zusammenhang mit dem Tierkreiszeichen registriert wurde.

Die alten Griechen nannten diesen Riesen Kronos, den Gott der Landwirtschaft und den jüngsten der Titanen. Ptolemaios konnte die Umlaufbahn des Saturn berechnen, als sich der Planet in Opposition befand. In Rom nutzten sie die griechische Tradition und gaben ihr ihren heutigen Namen.

Im alten Hebräisch hieß der Planet Shabbatai und im Osmanischen Reich Zuhal. Hindus haben Shani, der jeden beurteilt und gute und schlechte Taten beurteilt. Die Chinesen und Japaner nannten es den Stern der Erde und betrachteten es als eines der Elemente.

Der Planet wurde jedoch erst 1610 beobachtet, als Galilei ihn durch sein Teleskop betrachtete und Ringe entdeckte. Aber der Wissenschaftler dachte, dass es sich um zwei Satelliten handelte. Nur Christiaan Huygens hat den Fehler korrigiert. Er fand auch Titan und Giovanni Cassini fand Iapetus, Rhea, Tethys und Dione.

Den nächsten wichtigen Schritt unternahm William Herschel im Jahr 1789, als er Mimas und Enceladus fand. Und 1848 erscheint Hyperion.

Zeichnung des Saturn von Robert Hooke (1666)

Phoebus wurde 1899 von William Pickering gefunden, der vermutete, dass der Satellit eine unregelmäßige Umlaufbahn hatte und sich synchron mit dem Planeten drehte. Im 20. Jahrhundert wurde klar, dass Titan eine dichte Atmosphäre hat, was man zuvor noch nicht gesehen hatte. Der Planet Saturn ist ein interessantes Untersuchungsobjekt. Auf unserer Website können Sie seine Fotos studieren, ein Video über den Planeten ansehen und viele weitere interessante Fakten erfahren. Unten ist eine Karte von Saturn.

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Saturn ist der sechste Planet, der am weitesten vom Zentrum unseres Sonnensystems entfernt ist. In Bezug auf seine Abmessungen ist er nach Jupiter der zweitgrößte Planet unter den anderen Planeten, die sich in der Umlaufbahn der Sonne drehen. Wissenschaftler klassifizieren Saturn als Gasriesen. Und es wurde nach dem alten Gott der Fruchtbarkeit benannt, dessen Symbol die Sichel war.

Wasserstoff kommt in der chemischen Zusammensetzung des Planeten vor. Es gibt auch Spuren von Helium, Methan, Ammoniak und Wassermolekülen. Der Kern des Planeten besteht aus Eisen, Eis und Nickel. Oben ist es mit metallischem Wasserstoff und einer leichten Gashülle bedeckt. Wenn man die Atmosphäre des Riesen aus dem Weltraum beobachtet, kann man sie als recht homogen und ruhig charakterisieren, mit der Anwesenheit großer Formationen darin. Die Windgeschwindigkeiten können in einigen Teilen des Planeten 1800 km/h erreichen, was deutlich über ähnlichen Indikatoren auf dem Jupiter liegt. Die Stärke des Saturn-Magnetfeldes liegt irgendwo in der Mitte zwischen den Feldern der Erde und des Jupiter. Wenn wir konkret über die Fläche des Magnetfelds des Riesen sprechen, erstreckt es sich fast 1 Million Kilometer in Richtung Sonne.

Eine Besonderheit des Saturn ist sein berühmtes System sichtbarer Ringe. Sie bestehen aus gefrorenen Partikeln aus Gas, Staub und schweren Elementen. Derzeit stehen 63 Satelliten unter dem Einfluss des Riesen. Titan ist der größte unter ihnen. Er gilt auch als der zweitgrößte Satellit der Planeten, die um die Sonne kreisen. Der größte Satellit des Sonnensystems ist Ganymed, er wird von Jupiter regiert.
1997 wurde die interplanetare automatische Station Cassini in die Umlaufbahn des Saturn gebracht. Im Jahr 2004 erreichte es das Saturnsystem und beobachtet den Riesen seitdem. Die Mission der Station besteht darin, die Ringe, ihre Struktur, dynamische Prozesse in der Atmosphäre und das Magnetfeld des Saturn zu untersuchen.

Saturn als Planet des Sonnensystems

Wie bereits erwähnt, wird Saturn aufgrund der Tatsache, dass er keine feste Oberfläche hat und hauptsächlich aus flüchtigen Substanzen – Gasen – besteht, als Gasriese klassifiziert. Der Äquatorradius des Saturn beträgt 60,3 Tausend Kilometer und der Polarradius beträgt 54,4. Es ist bekannt, dass Saturn von allen Planeten im Sonnensystem die stärkste Kompression aufweist. Die Masse des Riesen beträgt fast das Hundertfache der Masse der Erde. Aber die durchschnittliche Dichte eines Gasplaneten beträgt etwa 0,7 g/cm2. Dieser Indikator weist darauf hin, dass Saturn der einzige Planet seiner Art in unserem Sternensystem ist, dessen Dichte geringer ist als die Dichte von Wasser. Trotz des signifikanten Unterschieds (fast dreimal) zwischen den Massen von Saturn und Jupiter beträgt der Unterschied zwischen ihren äquatorialen Durchmessern nur 19 %. Wenn wir über die Dichteindikatoren anderer Gasriesenplaneten sprechen, dann sind sie viel höher.

Orbitaleigenschaften und Rotation

Die Entfernung von der Sonne zum Saturn beträgt 1430 Millionen Kilometer. Der Riese macht in fast 11.000 Tagen eine vollständige Umdrehung um den Stern (bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 9,8 km/s), was etwa 30 Erdenjahren entspricht.

Sichtbare Objekte in der Saturnatmosphäre haben je nach Breitengrad, auf dem sie sich befinden, unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeiten.
Eine vollständige Umdrehung des Saturns um seine Achse dauert 10 Stunden und 34 Minuten. Er ist außerdem der einzige Planet, dessen axiale Rotationsgeschwindigkeit am Äquator größer ist als die Umlaufgeschwindigkeit.

Die Rotationsgeschwindigkeit des Saturn variiert sowohl je nach Breiten- und Längengrad als auch je nach Zeitintervall. Zu dieser Schlussfolgerung kam der Forscher Williams. Daten zur Variabilität der Rotationsperiode der Äquatorregion des Riesen über einen Zeitraum von 200 Jahren gaben Anlass zu der Annahme, dass diese hauptsächlich durch halbjährliche und jährliche Zyklen beeinflusst wird.

Ursprung des Planeten Saturn

Der Ursprung des Saturn wird durch zwei Haupthypothesen erklärt. Die „Kontraktions“-Hypothese besteht darin, den Gasriesen anhand der Anzahl der um ihn kreisenden Körper und des Vorhandenseins eines erheblichen Anteils an Wasserstoff in der chemischen Zusammensetzung mit der Sonne zu vergleichen. Dies erklärt sich dadurch, dass es bei der Entstehung der Planeten im frühen Sonnensystem auch zu massiven „Kondensationen“ kam. Aus diesem Material begannen sich später Planeten zu bilden. Das heißt, der ersten Theorie zufolge sind sie auf ähnliche Weise entstanden wie die Sonne selbst. Mit Hilfe dieser Hypothese ist es jedoch unmöglich, den Grund für den Unterschied in der chemischen Zusammensetzung von Sonne und Saturn zu erklären.

Nach der „Akkretion“-Hypothese verlief die Entstehung des Saturn in zwei Phasen. Befürworter dieser Meinung glauben, dass der Riese zunächst nach demselben Prinzip entstand, nach dem feste Planeten entstanden sind. Doch dann begannen regelmäßig Gasströme aus der Jupiterregion in die Saturnregion einzudringen, was die chemische Zusammensetzung des Planeten stark veränderte. Die zweite Phase der Saturnbildung hat begonnen. In einer späteren Zeit kam es zu einer Gasanreicherung nahe der Oberfläche des Riesen. Die Temperatur der äußeren Schichten des Planeten erreichte zu diesem Zeitpunkt 2000 °C.

Die Atmosphäre des Saturn und seine Struktur

Die oberen Schichten der Atmosphäre des Riesen bestehen nur zu 3,5 % aus Helium und die restlichen 96,5 % bestehen aus Wasserstoff. Es gibt auch einige Verunreinigungen an Phosphin, Ammoniak, Ethan und Methan. Während der Voyager-Missionen wurde entdeckt, dass Saturn starke Windströmungen hat. Mit Hilfe von Orbitalfahrzeugen konnten Wissenschaftler ihre ungefähre Geschwindigkeit von 500 m/s ermitteln. Solche Winde wehen meist aus östlicher Richtung. Ihre Kraft nimmt mit zunehmender Entfernung vom Äquator ab. Das Potenzial der Strömungen wird erheblich reduziert, da Westwinde beginnen, ihnen entgegenzuwirken. Wissenschaftler haben außerdem herausgefunden, dass „Bewegung“ sowohl in den oberen als auch in den unteren Schichten der Saturnatmosphäre, wo sich die Wolken befinden, stattfindet. Auch in einer Tiefe von bis zu 2.000 Kilometern herrscht etwas Aktivität. Mithilfe von Voyager-Messungen konnten Wissenschaftler feststellen, dass die Winde sowohl auf der Nord- als auch auf der Südhalbkugel immer entlang des Äquators gerichtet sind.

Astrophysiker aus Großbritannien haben eine andere Art von Polarlichtern entdeckt, die auch auf dem Saturn vorkommt. Es ist ein Ring, der einen der Pole des Gasriesen umgibt.

Außerdem treten in der Atmosphäre des Planeten von Zeit zu Zeit stabile Formationen in Form superstarker Hurrikane auf. Die gleichen Objekte wurden bereits zuvor auf anderen Gasplaneten in unserem System beobachtet. Was Saturn betrifft, so gelang es den Geräten vor etwa 15 Jahren erstmals, das „Große Weiße Oval“ zu entdecken. Es erscheint auch mit einer bestimmten Häufigkeit auf dem Planeten – einmal alle 30 Jahre.

Im Jahr 2008 machte die interplanetare Sonde Cassini Fotos vom Nordpol des Planeten. Die Aufnahme erfolgte zum Zeitpunkt der Untersuchung im Infrarotbereich. Wissenschaftler bemerkten Polarlichter, die ebenfalls als „einzigartiges“ Phänomen für die Planeten im Sonnensystem erkannt wurden. Auch im sichtbaren und ultravioletten Bereich wurden neue Bilder der Polarlichter aufgenommen. Die im Bereich der Saturnpole vorkommenden Polarlichter sind fast immer ringförmig, selten spiralförmig oder oval. Die Polarlichter sind blau und die Wolken darunter sind rot.

Im Vergleich zu den Polarlichtern des Jupiter ist ihre Entstehung auf dem Saturn nicht auf die ungleichmäßige Rotation der Plasmaschichten der Magnetosphäre zurückzuführen. Viele Wissenschaftler sind der Meinung, dass das Auftreten von Polarlichtern genau auf den Einfluss von Sonnenwinden zurückzuführen ist. Das Aussehen und die Form der Polarlichter des Saturn ändern sich von Zeit zu Zeit.

Zu bestimmten Zeiten, begleitet von starken magnetischen Stürmen und Stürmen, können auf dem Saturn starke Blitzentladungen beobachtet werden. Es ist bekannt, dass sie die elektromagnetische Aktivität des Planeten beeinflussen, die immer instabil ist. Im Jahr 2010 konnte die Raumsonde Cassini einen Sturm deutlich einfangen, der Zigarettenrauch ähnelte. Auch ein Sturm ähnlicher Stärke wurde Mitte 2011 von der Station registriert.

Sechseck des Saturn. Bildung am Nordpol des Planeten

Die im Bereich des Nordpols des Planeten angesammelten Wolken bilden eine sechseckige Figur – ein Sechseck. Das Phänomen wurde erstmals bei der Analyse von Bildern entdeckt, die in den 80er Jahren des letzten Jahrhunderts von der Voyager-Station aufgenommen wurden. Das entdeckte Phänomen galt als einzigartig für unser Sonnensystem. Der mysteriöse sechseckige Riese befindet sich auf dem Breitengrad 78°. Die Rotationsdauer beträgt 10 Stunden und 40 Minuten. Dieser Zeitraum ist vergleichbar mit dem Zeitraum der Abnahme oder Zunahme der Radioemission des Planeten.
Es stellte sich heraus, dass die Wolken, die das Sechseck bilden, seltene Strukturen aufweisen. Eine Studie aus dem Jahr 2006 ergab außerdem, dass diese Formation 20 Jahre lang stabil blieb.

Es ist zu beachten, dass einige Wolken in der Erdatmosphäre auch eine sechseckige Form haben können. Aber Saturn-Sechsecke haben eine regelmäßigere Form.

Eine detaillierte Erklärung für das entdeckte Phänomen konnte bisher noch niemand finden. Dennoch simulierten Wissenschaftler die Struktur der Saturnatmosphäre und fanden die wahrscheinlichen Gründe für die Bildung von Clustern dieser besonderen Form heraus. Während des Experiments wurde eine 30 Liter fassende Wasserflasche genommen und auf einer rotierenden Oberfläche montiert. Darin befanden sich Ringe mit kleinem Durchmesser, die sich schneller drehten als der Behälter selbst. Es wurde festgestellt, dass die Form des Wirbels umso stärker von der Kreisform „abwich“, je höher die Rotationsgeschwindigkeit des Rings war. Als Ergebnis des Experiments erhielten die Wissenschaftler einen sechseckigen Wirbel.

Innere Struktur des Saturn

Die unteren Schichten der Saturnatmosphäre sind durch höhere Temperaturen und Drücke gekennzeichnet. Wasserstoff geht hier in einen flüssigen Zustand über. Dieser Übergang erfolgt nicht abrupt. In einer Tiefe von 30.000 km wird Wasserstoff unter einem Druck von etwa 3 Millionen Atmosphären metallisch. Die Zirkulation von Strömen in diesem Wasserstoff beginnt, ein Magnetfeld zu bilden. Im zentralen Teil des Planeten befindet sich ein großer Kern aus Metallen, Eis und Silikaten. Seine Temperatur beträgt 11,7 Tausend °C. Gleichzeitig ist die vom Planeten in den Weltraum abgegebene Energie etwa 2,5-mal höher als die Energie, die die Sonne dem Saturn gibt. Ein gewisser Teil der Energie wird erzeugt. Wenn es sich zusammenzieht, beginnt es sich in Wärme umzuwandeln. Doch dieses Phänomen ist nicht die einzige Energiequelle für den Gasriesen. Es wird angenommen, dass ein Teil der Wärme auf dem Planeten durch den Kondensationsprozess von Helium und das weitere Eindringen seiner Tröpfchen (Verbindungen) durch die weniger dichte Wasserstoffschicht entsteht. Das Ergebnis ist die Umwandlung der potentiellen Energie von Heliumtröpfchen in thermische Energie.

Struktur des Saturn-Magnetfeldes

Die magnetische Kugel des Saturn wurde während der Mission des Orbitalkomplexes Pioneer 11 entdeckt. Dies geschah im Jahr 1979. Es stellte sich heraus, dass die Magnetosphäre des Planeten nach der Magnetosphäre des Jupiter die zweitgrößte ist. Die Zone zwischen der Magnetosphäre des Planeten und der vom Sonnenwind erreichten Region liegt in einer Entfernung vom Saturn, die 20 seiner Radien entspricht. Der Schwanz der Magnetosphäre misst mehrere hundert solcher Radien. Die Magnetosphäre des Planeten besteht aus Plasma, das vom Saturn und seinen Monden erzeugt wird. Unter den Satelliten spielt Enceladus, genauer gesagt seine Geysire, eine wichtige Rolle. Sie emittieren Wasserdampf, der durch das Magnetfeld des Planeten ionisiert wird.

Ein sichtbares Zeichen des „Kontakts“ zwischen der Magnetosphäre des Saturn und dem Sonnenwind sind die leuchtend farbigen ovalen Polarlichter, die die Pole des Planeten umgeben. Sie entstehen durch die Erzeugung von Energie, die durch die Wechselwirkung der Magnetosphäre und des Sonnenwinds freigesetzt wird. In der Saturnatmosphäre können Polarlichter im infraroten, sichtbaren und ultravioletten Bereich beobachtet werden. Das Magnetfeld von Saturn und Jupiter entsteht durch den dynamischen Effekt bei der Zirkulation von metallischem Wasserstoff in den äußeren Schichten des Planetenkerns.

Das Magnetfeld des Saturn kann als Dipol charakterisiert werden (wie das der Erde), in dem immer zwei Pole vorhanden sind – Süd und Nord. Der magnetische Dipol eines Gasriesen steht in direktem Zusammenhang mit der Rotation seiner Achse. Dadurch wird das Feld asymmetrisch. Dieser Dipol weist eine leichte Verschiebung entlang der Planetenachse in Richtung Nordpol auf.
Das innere Magnetfeld des Gasriesen trägt dazu bei, den Sonnenwind von seiner Oberfläche abzulenken und so zu verhindern, dass er die Atmosphäre „kontaktiert“. Es beeinflusst auch die Zusammensetzung des Plasmas der Magnetosphäre des Planeten, das sich vom Plasma des Sonnenwinds unterscheidet. Wie bei der Erde wird der Bereich, der die Grenze zwischen der Magnetosphäre und dem Sonnenwind bildet, Magnetopause genannt. Die Entfernung von der Magnetopause zum „Herzen“ des Saturn liegt im Bereich von 16-27 Rs. Dieser Abstand wird durch den Druck des Sonnenwinds beeinflusst, der direkt von der aktuellen Aktivität des Sterns abhängt. Es wird allgemein angenommen, dass die durchschnittliche Entfernung vom Planeten zur Magnetopause 22 Rs beträgt. Der lange Schweif der Magnetosphäre entsteht durch den Einfluss starker Sonnenwindströme.

Saturnforschung

Saturn ist einer der fünf größten Planeten unseres Sternensystems, der von der Erdoberfläche aus ohne den Einsatz spezieller Optiken gesehen werden kann. Die maximale Helligkeit des Saturn übersteigt den Wert der ersten Größe. Um die Saturnringe zu sehen, benötigen Sie ein Teleskop mit einem Durchmesser von 15 mm+. Bei Verwendung von Instrumenten mit guter Vergrößerung wird eine dunklere „Kappe“ an den Polen des Planeten sowie der Schatten der Saturnringe sichtbar. Bei einer Apertur (Charakteristik) eines optischen Instruments von 150–200 mm sind fünf große Bänder atmosphärischer Wolken zu sehen.

Galileo Galilei beobachtete Saturn erstmals Anfang des 17. Jahrhunderts mit einem Teleskop. Der Planet sah nicht wie ein homogenes Himmelsobjekt aus, sondern wie drei separate, nebeneinander liegende. Zunächst glaubte man, dass es sich bei zwei von ihnen um große Saturnmonde handelte. Doch einige Jahre später entdeckte Galileo selbst keine großen Satelliten des Planeten. Mitte des 17. Jahrhunderts stellte Huygens mit einem leistungsstärkeren Instrument fest, dass dieselben Satelliten nichts weiter als ein dünner Kreis sind, der den Planeten umkreist und keinen Kontakt mit ihm hat. Wissenschaftler entdeckten auch Titan, den größten Saturnmond. Im letzten Viertel des 17. Jahrhunderts begann Giovanni Cassini, den Riesenplaneten genau zu untersuchen. Er entdeckte, dass der große Ring tatsächlich aus zwei Ringen besteht, die durch eine Lücke namens Cassini-Lücke getrennt sind. Wissenschaftler entdeckten außerdem mehrere weitere Satelliten des Gasriesen: Rhea, Iapetus, Tethys und Dione.

Erst Ende des 18. Jahrhunderts entdeckte W. Herschel zwei neue Saturnmonde: Mimas und Enceladus. Danach entdeckten britische Astronomen den Hyperion-Satelliten mit einer seltsamen, nicht kugelförmigen Form. Und bereits Ende des 20. Jahrhunderts wurde Phoebe, ein unregelmäßiger Satellit des Saturn, von William Pickering entdeckt. In den 40er Jahren des 20. Jahrhunderts kündigte Gerard Kuiper das Vorhandensein einer mächtigen Atmosphäre auf Titan, dem größten Satelliten des Riesen, an, die für die Satelliten der Planeten des Sonnensystems zu einem einzigartigen Phänomen wurde.

In den 90er Jahren des letzten Jahrhunderts wurde Saturn mit all seinen Satelliten und Ringen mehrfach mit dem Hubble-Teleskop untersucht. Durch genaue Beobachtungen konnten viele neue Fakten entdeckt werden, die bei einmaligen Flügen der Raumsonden Pioneer 11 und Voyager über den Planeten nicht zugänglich waren.

Erforschung des Saturn durch die Raumsonden Cassini-Huygens, Pioneer 11, Pioneer 22 und Voyager

1979 flog die amerikanische Automatikstation Pioneer 11 zum ersten Mal in der Geschichte der Astronomie in die Nähe von Saturn. Die geplante Erkundung des Planeten begann im August. Die größte Annäherung der Station an die Saturnoberfläche erfolgte Anfang September 1979. In diesem Moment wurden einzigartige Bilder von mehreren Gebieten des Planeten und seinen Satelliten aufgenommen. Doch die Auflösung der Beobachtungsgeräte reichte nicht aus, um klare Bilder von der Oberfläche des Riesenplaneten zu erhalten. Aufgrund des fehlenden Sonnenlichts waren die Bilder außerdem zu dunkel. Um mehr Informationen über die mysteriösen Ringe des Saturn zu erhalten, wurde das Gerät in ihre Gegend geschickt und flog unter den Ringen hindurch. Dann kam der dünne „F“-Ring zum Vorschein. Zur Mission von Pioneer 11 gehörte auch die Messung der Temperatur von Titan.

Ein Jahr nach der Erforschung des Saturn durch Pioneer 11 wurden auch die amerikanischen Stationen Voyager 1 und Voyager 2 an die Erforschung des Planeten angeschlossen. Die erste Maschine näherte sich Saturn am 13. November 1980 und machte viele Bilder von besserer Qualität als die von Pioneer 22. Zu dieser Zeit konnten Wissenschaftler auch qualitativ hochwertige Bilder der Saturnmonde Titan, Rhea, Enceladus, Dione, Mimas und Tethys erhalten. Als Ergebnis dieser Mission konnte sich die Station Titan in einer Entfernung von 6,5 Kilometern nähern, wodurch weitere Informationen über die Atmosphäre und die Oberflächentemperatur des Satelliten gewonnen werden konnten. Es wurde außerdem festgestellt, dass Titan eine sehr dichte Atmosphäre hat, die nicht genügend Sonnenlicht durchlässt, um qualitativ hochwertige Bilder zu erhalten.

Genau ein Jahr später näherte sich eine weitere automatische Raumstation, Voyager 2, dem Saturn. Die Hauptaufgabe dieses Geräts bestand darin, mithilfe eines speziellen Radars die Atmosphäre des Riesen zu erforschen. Dank ihm war es möglich, Daten über die Dichte und Temperatur der Atmosphäre des Planeten zu ermitteln. Während des gesamten Beobachtungszeitraums machte er etwa 16.000 Fotos und schickte sie zur Erde. Doch während der Mission blockierte das System, das für die Drehung der Kamera verantwortlich ist, plötzlich mehrere Tage lang. Aus diesem Grund konnten Wissenschaftler einige wichtige Bilder nicht erhalten. Dann drehte sich das Gerät um und flog in Richtung Uranus. Dank dieser Maschinen war es möglich, eine große Menge an Informationen über das Magnetfeld des Planeten, die Struktur seiner Ringe und Stürme in der Saturnatmosphäre zu erhalten. Astrophysiker öffneten auch die Keeler- und Maxwell-Lücke und entdeckten neue Satelliten.

1997 begann die Cassini-Huygens-Station mit der Erforschung des Gasriesen, dem es gelang, das Saturnsystem zu erreichen und in die Umlaufbahn des Planeten einzudringen. Das Hauptziel dieser Mission war eine gründliche Untersuchung der Struktur der Ringe und aller offenen Satelliten des Saturn. Wissenschaftler planten außerdem, die Dynamik der Magnetosphäre und Atmosphäre des Planeten zu untersuchen und seinen größten Satelliten, Titan, so gut wie möglich zu untersuchen.

Bevor die Station im Jahr 2004 in die Umlaufbahn um den Planeten eintrat, durchquerte sie Phoebes Orbitalregion, machte sichere Fotos davon und schickte sie zur Erde zurück. Auch das amerikanische Orbitalfahrzeug Cassini kam Titan mehrmals nahe. Dank dessen wurden seine Seen mit Küstenlinie, Inseln und Satellitenbergen fotografiert. Kurz darauf wurde die europäische Huygens-Sonde vom amerikanischen Apparat getrennt, um sich der Planetenoberfläche zu nähern. Der Abstieg per Fallschirm dauerte etwa 2,5 Stunden. Die Sonde nahm Proben aus der Atmosphäre des Gasriesen. Ihre weitere Analyse ergab, dass die unteren Schichten der Wolken aus flüssigem Stickstoff und Methan bestanden und die oberen Schichten aus aus Methan gebildetem Eis bestanden.

Im Jahr 2005 begannen Wissenschaftler mit der Beobachtung der vom Saturn ausgehenden Strahlung. Im Januar 2006 wurde auf dem Gasriesen ein schwerer Sturm registriert. Es verursachte einen Flare, der tausendmal intensiver war als die normale Strahlung des Planeten. Gleichzeitig veröffentlichte die NASA Nachrichten über das mögliche Vorhandensein von Wasserspuren in der von den Geysiren von Enceladus ausgebrochenen Flüssigkeit. Im Jahr 2011 gaben Vertreter der NASA bekannt, dass Enceladus das am besten geeignete Objekt zur Unterstützung des Lebens im Sonnensystem sei. Bilder, die von der Cassini-Station aufgenommen wurden, trugen auch zu anderen, nicht weniger bedeutenden Entdeckungen bei. Bei der Analyse der von der Raumsonde aufgenommenen Bilder konnten neue Ringe des Planeten identifiziert werden – R/2004 S1 und R/2004 S2. Wissenschaftler sind zu dem Schluss gekommen, dass sie durch die Kollision eines Kometen oder Meteoriten mit Epimetheus oder Janus entstanden sind. Im Jahr 2006 führte Cassini eine Untersuchung durch, bei der Wissenschaftler einen Kohlenwasserstoffsee auf der Oberfläche von Titan in der Nähe seines Nordpols entdeckten. Die Entdeckung wurde schließlich durch Dreharbeiten im Jahr 2007 bestätigt.

Im Jahr 2008 schickte Cassini Fotos der nördlichen Hemisphäre des Saturn zur Erde zurück. Es stellte sich heraus, dass seit 2004, als sich das Gerät in der Nähe des Planeten befand, viele Veränderungen auf ihm stattgefunden haben. Schließlich hat es in den vier Jahren von Cassinis Abwesenheit völlig andere Schattierungen angenommen, und Wissenschaftler haben noch keine Erklärung für dieses Phänomen gefunden. Sie deuteten lediglich an, dass dies am Wechsel der Jahreszeit liegen könnte.

Während der Cassini-Mission, die von 2004 bis 2009 dauerte, wurden 8 weitere neue Satelliten des Riesen entdeckt. Das Gerät erfüllte die Hauptaufgaben der Mission im Jahr 2008. Doch Cassinis Aufenthalt in der Saturnzone dauerte bis 2010. Wissenschaftler sagen, dass die Aufgabe der Sonde heute und für den Zeitraum bis 2017 darin besteht, die Zyklen der Jahreszeiten des Gasplaneten zu untersuchen.
Im Jahr 2009 wurde beschlossen, ein neues gemeinsames Projekt zwischen NASA und ESA zu schaffen, das darin bestand, eine weitere interplanetare Sonde in die Saturnregion und dann zu ihren beiden Satelliten Enceladus und Titan zu starten. Die Mission der Raumstation war so konzipiert, dass sie nach achtjähriger Reise selbst zu einem Satelliten von Titan werden sollte.

Saturn und seine Monde

Die größten Satelliten des Saturn sind: Titan, Enceladus, Tetheus, Mimas, Rhea, Dione und Iapetus. Sie wurden bereits im 18. Jahrhundert entdeckt, aber die Forschung wird bis heute fortgesetzt. Die Durchmesser dieser Objekte liegen im Bereich von 400 bis 5200 Kilometern. Titan weist die größte Exzentrizität der Umlaufbahn auf, während Tethys und Dione die kleinste haben.

Titan ist der größte Satellit des Saturn. Es besteht hauptsächlich aus Gestein und Wassereis (50 % bis 50 %). Ungefähr die gleichen Anteile finden sich in der Zusammensetzung anderer Gasplaneten. Doch Titan unterscheidet sich von ihnen in der chemischen Zusammensetzung und Struktur seiner Atmosphäre. Es enthält überwiegend Stickstoff mit einer geringen Beimischung von Methan und Ethan, die an der Wolkenbildung beteiligt sind. Titan wurde als das einzige Objekt außer unserem Planeten erkannt, auf dessen Oberfläche Wasser entdeckt wurde. Deshalb schließen Wissenschaftler das Vorhandensein von Leben in Form einfacher Organismen nicht aus.

Auch die anderen Saturnmonde haben ihre eigenen Eigenschaften. Beispielsweise haben bei Iapetus beide Hemisphären eine unterschiedliche Albedo. Deshalb bemerkte Giovanni Cassini, der den Satelliten entdeckte, dass er nur sichtbar ist, wenn er sich auf einer bestimmten Seite des Saturn befindet. Auch die Hemisphären von Rhea und Dione haben ihre eigenen Eigenschaften. Beispielsweise gibt es im Bereich einer Hemisphäre von Dione viele Krater. Und im Bereich seiner hinteren Hemisphäre gibt es eine Vielzahl dunkler, von hellglänzenden Linien durchzogener Bereiche, die in Wirklichkeit Eisrücken und Klippen darstellen. Das Hauptmerkmal des Mimas-Satelliten ist der Herschel-Krater, dessen Durchmesser 130 km erreicht. Auf Tethys gibt es auch einen riesigen Krater. Sein Durchmesser beträgt 400 km. Was einen anderen großen Saturnsatelliten, Enceladus, betrifft, so weisen Bereiche seiner Oberfläche, den Bildern von Voyager 2 nach zu urteilen, ein unterschiedliches geologisches Alter auf.

Seit 2006 auf Hawaii durchgeführte Forschungen mit dem japanischen Subaru-Teleskop haben die Entdeckung von neun weiteren Satelliten des Gasriesen ermöglicht. Es stellte sich heraus, dass es sich bei allen um irreguläre Satelliten handelte, die durch eine retrograde Umlaufbahn gekennzeichnet waren.

Im Jahr 2010 kannten Wissenschaftler etwa 62 Saturn-Satelliten. Die Rotation aller erkannten Satelliten mit Ausnahme von Phoebe und Hyperion wird als synchron charakterisiert. Nur eine Seite von ihnen ist immer Saturn zugewandt. Daten zur Zirkulation kleinerer Satelliten liegen derzeit nicht vor.

Saturn und Erde. Vergleich. Ringe des Saturn

Bisher wurde festgestellt, dass alle Gasplaneten im Sonnensystem Ringe haben. Aber Saturn hat die größten Ringe. Sie stehen in einem Winkel von fast 28° zur Ekliptikebene. Aus diesem Grund sehen sie von der Erdoberfläche immer anders aus. Huys ging davon aus, dass es sich bei diesen Ringen nicht um dichte Körper handelt, sondern dass sie aus winzigen Fragmenten bestehen, die sich im Bereich der planetaren Umlaufbahn befinden. Die Vermutung wird durch spektrometrische Beobachtungen von A.A. vollständig bestätigt. Belopolski.

Saturn hat drei Hauptringe und einen sekundären, dünneren Ring. Sie reflektieren mehr Licht als die Scheibe des Planeten selbst. Die Wissenschaftler einigten sich darauf, die drei Hauptringe in lateinischen Großbuchstaben zu bezeichnen. Der „B“-Ring ist der zentrale, der hellste und größte, vom „A“-Ring durch die Cassini-Lücke getrennt, die ebenfalls dünne Ringe enthält. Im inneren Teil von „A“ gibt es auch einen dünnen Spalt – den Encke-Trennstreifen. Der „C“-Ring zeichnet sich dadurch aus, dass er nahezu transparent ist.

Die Ringe des Riesen selbst sind sehr dünn. Sie haben einen Durchmesser von etwa 250.000 Kilometern. Darüber hinaus erreicht die Dicke jedes einzelnen von ihnen nicht 1 Kilometer. Was sie sichtbar macht, ist die Menge der Inhaltsstoffe. Wenn es konzentriert wird, wird der Durchmesser des resultierenden Monolithen 100 Kilometer nicht überschreiten. Bilder vom Saturn bestätigen, dass diese Ringe tatsächlich aus dünneren Ringen bestehen, die durch Lücken getrennt sind. 93 % ihrer Zusammensetzung besteht aus Eis mit Verunreinigungen. Die Partikel, aus denen die Ringe gebildet werden, sind überraschend klein – von 1 cm bis 10 m.

Auch in den Ringen und Satelliten des Saturn herrscht eine gewisse Konstanz in der Bewegung der Teilchen. Einige von ihnen gehören zu den sogenannten „Hirtensatelliten“, die die Ringe um den Planeten halten. Mimas steht im Verhältnis 2 zu 1 in Resonanz mit dem Cassini-Spalt. Die Anziehungskraft wirkt auf das „Material“ von Mimas, es beginnt sich zu entfernen. Als im Jahr 2010 Daten der Raumsonde Cassini eintrafen, erfuhren Wissenschaftler, dass die Saturnringe bestimmten Schwingungen unterliegen. Nach allgemeiner Meinung entstehen sie durch den „Kontakt“ von Partikeln, die sich in den Ringen bewegen. Der wahre Ursprung der Saturnringe ist noch nicht vollständig geklärt. Einer der Hypothesen von E. Roche aus der Mitte des 19. Jahrhunderts zufolge entstanden sie durch den Zerfall eines flüssigen Satelliten unter dem Einfluss von Gezeitenkräften. Eine andere beliebte Version besagt, dass der Satellit durch den Einschlag eines Kometen oder eines anderen Himmelskörpers zerstört wurde.
Einer Hypothese zufolge vermuten Wissenschaftler auch das Vorhandensein von Ringen auf einem der Saturnmonde, Rhea.

Gerücht von 1921

Im Jahr 1921 verbreitete sich überall ein schreckliches Gerücht. Der Planet Saturn hat seine Ringe verloren, ihre Partikel sind in der gesamten Galaxie verstreut und werden bald auf die Erde fallen. Die Gemüter der Menschen waren von dem erwarteten Ereignis begeistert. Zeitungen veröffentlichten detaillierte Berechnungen, wann Teile des Rings fallen würden. Der Grund für die Gerüchte war, dass sich die Ringe seitlich in Richtung der Erde und ihrer Beobachter drehten. Und da die Ringe sehr dünn sind, war es mit den damaligen Instrumenten unmöglich, sie zu sehen. Das „Verschwinden“ der Ringe wurde im wahrsten Sinne des Wortes aufgefasst, und daraus entstand das Gerücht.

Der Name Saturn ist mit der Mythologie verbunden

Der Planet wurde nach dem antiken römischen Gott der Landwirtschaft benannt. In einer späteren Ära begann man, ihn mit dem Titan Kronos zu identifizieren. Aufgrund der Tatsache, dass die Figur der Legende nach ihre eigenen Nachkommen aß, verehrten die alten Griechen Saturn nicht. Die Römer verehrten diese Gottheit. Es wurde angenommen, dass es Saturn war, der den Menschen beibrachte, wie man Pflanzen anbaut, Häuser baut und das Land bewirtschaftet. Die Zeit seiner mythischen Herrschaft ist das „goldene Zeitalter der Menschheit“. Ihm zu Ehren organisierten die Menschen Feiertage – Saturnalien, bei denen alle Unfreiwilligen für eine bestimmte Zeit Freiheit erhielten.

In der sechsten Orbitalposition um die Sonne befindet sich Saturn, der zweitgrößte Planet im Sonnensystem. Viele Satelliten kreisen um ihn, der Wind in seiner Atmosphäre kann 1800 km/h erreichen, aber sein bekanntestes Merkmal, das ihn zu einem der bekanntesten Planeten macht, ist sein Ringsystem. Aber das Wichtigste zuerst.

Die Geschichte der Entdeckung des Planeten.

Der Planet Saturn war bereits im antiken Griechenland bekannt. Aufgrund seiner geringen Helligkeit, die im Maximum nur -0,4 Magnituden erreichen kann, und der relativ geringen Bewegungsgeschwindigkeit über den Himmel wusste man bereits damals, dass dieser Planet am weitesten von der Erde und der Sonne entfernt war.

Die ersten Beobachtungen des Planeten durch ein Teleskop wurden 1610 von Galileo Galilei durchgeführt. Nachdem Galilei jedoch Beobachtungen durch sein Teleskop mit nur 20-facher Vergrößerung gemacht hatte, konnte er die Ringe nicht sehen. Was er sah, sah aus wie drei starre, sich fast berührende Sterne, wobei der mittlere größer als die seitlichen war und alle drei in einer geraden Linie standen.

10 Dinge, die Sie über Saturn wissen müssen!

1. Saturn ist der sechste Planet von der Sonne aus;
2. In der Saturnatmosphäre gibt es die stärksten Winde im Sonnensystem.
   
3. Saturn ist einer der Planeten mit der geringsten Dichte im Sonnensystem;
   
4. Um den Planeten herum befindet sich das größte Ringsystem im Sonnensystem;
5. Ein Tag auf dem Planeten dauert fast ein Erdenjahr und entspricht 378 Erdentagen;
6. Saturn wurde von 4 Forschungsraumschiffen besucht;
7. Saturn macht zusammen mit Jupiter etwa 92 % der gesamten Planetenmasse des Sonnensystems aus;
8. Ein Jahr auf dem Planeten dauert 29,5 Erdenjahre;
9. Es sind 62 natürliche Satelliten bekannt, die den Planeten umkreisen;
10. Derzeit untersucht die automatische interplanetare Station Cassini den Saturn und seine Ringe;

Astronomische Eigenschaften

Bedeutung des Namens des Planeten Saturn

Seinen Namen verdankt der Planet seiner gemächlichen Bewegung über den Himmel. Die alten Griechen nannten ihn Kronos zu Ehren des Gottes – des Vaters von Zeus, dem Hüter der Zeit, der die Geheimnisse von Leben und Tod kennt. Erst im antiken Rom erhielt der Planet seinen richtigen Namen zu Ehren des Gottes der Landwirtschaft – Saturn.

Physikalische Eigenschaften von Saturn

Ringe und Satelliten

Um Saturn herum gibt es eine vollständige Reihe zirkumplanetarer Objekte – Satelliten und Ringe.

Derzeit kennen Astronomen mindestens 62 natürliche Satelliten des Gasriesen. Da der Planet nach Kronos, dem Titanen der antiken griechischen Mythologie, benannt wurde, wurden die Saturnmonde nach anderen Titanen und ihren Nachkommen sowie nach Riesen aus gallischen und nordischen Mythen benannt.

Der größte Saturnmond ist Titan. Er ist nicht viel kleiner als Merkur und nach Ganymed, dem Mond des Jupiter, der zweitgrößte Satellit im Sonnensystem.

Saturnmonde können sehr bizarr aussehen und interessante Eigenschaften haben. Pan und Atlas haben die Form fliegender Untertassen, Iapetus ist einerseits hell und klar wie Schnee und andererseits dunkel wie Kohle. Enceladus ist in der Lage, aus seiner Südpolregion Eisgeysire auszuspucken, von denen Wissenschaftler etwa 101 Stück gezählt haben.

Astronomen vermuten, dass noch viel mehr Monde den Saturn umkreisen. Aber aufgrund ihrer geringen Größe und der eher chaotischen Natur des Systems, das dazu führt, dass sie kollidieren, erzeugt und zerstört werden, ist es schwierig, ihre genaue Anzahl zu bestimmen.

Der erste Mensch, der die Saturnringe sah, war Galileo Galilei im Jahr 1610, aber aufgrund der unzureichenden Leistung seines Teleskops konnte er sie nicht erkennen. Was er sah, ähnelte eher einem Ball mit zwei Ohren oder Griffen. Die flachen Saturnringe konnten erstmals deutlich von Christiaan Huygens gesehen werden, der über ein leistungsstärkeres Teleskop verfügte.

Weitere Untersuchungen der Ringe mit noch leistungsstärkeren Teleskopen zeigten, dass Saturn tatsächlich von einem System einer großen Anzahl von Ringen umgeben ist, die aus Milliarden von Eispartikeln und Gesteinen von der Größe eines Zuckerkristalls bis hin zu einem Haus bestehen. Der größte Ring hat einen Durchmesser, der 200-mal so groß ist wie der Durchmesser des Planeten selbst.

Astronomen gehen davon aus, dass die Ringe aus Trümmern von Kometen, Asteroiden und zerstörten Monden in der Umlaufbahn des Saturn entstanden sind.

Die Ringe wurden in alphabetischer Reihenfolge in der Reihenfolge benannt, in der sie entdeckt wurden. Neben den Ringen tragen auch die Lücken zwischen den Ringen ihren Namen. Eine der etwa 4.700 Kilometer breiten Lücken wurde 2009 von der Raumsonde Cassini entdeckt. Später wurde sie Cassini-Division genannt.

Merkmale des Planeten

Saturn besteht wie Jupiter hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium. Sein Volumen ist 775-mal größer als das der Erde. In der oberen Atmosphäre nahe dem Äquator können Winde Geschwindigkeiten von bis zu 500 Metern pro Sekunde erreichen. Diese ultraschnellen Winde verursachen in Kombination mit der vom Planeteninneren ausgehenden Hitze die gelben und goldenen Streifen, die in der Atmosphäre des Planeten deutlich sichtbar sind.

Das Ringsystem des Saturn ist das größte und komplexeste im Sonnensystem und erstreckt sich über Hunderttausende Kilometer vom Planeten entfernt. In den frühen 1980er Jahren zeigten zwei Voyager-Raumsonden, dass die Saturnringe hauptsächlich aus Eis und Gesteinen mit einer Größe von einigen Mikrometern bis zu mehreren zehn Metern bestehen. Die beiden kleinen Saturnmonde kreisen in den Lücken der Hauptringe.

Das Magnetfeld des Planeten ist nicht so stark wie das des Jupiter und 578-mal schwächer als das der Erde. Bilder des Hubble-Weltraumteleskops zeigen jedoch deutlich Polarlichter in den Polarregionen des Planeten.

Derzeit befindet sich die Forschungsraumsonde Cassini in der Saturnumlaufbahn, die den Planeten über einen Zeitraum von vier Jahren mehr als 70 Mal umkreisen und seine Satelliten, Ringe und Magnetosphäre untersuchen wird. Für die breite Öffentlichkeit bietet die Sonde eine Fülle atemberaubender Fotos der Saturnringe und -monde.

Eigenschaften des Planeten:

• Entfernung von der Sonne: 1.427 Millionen km
• Planetendurchmesser: ~ 120.000 km*
• Tag auf dem Planeten: 10h 13m 23s**
• Jahr auf dem Planeten: 29,46 Jahre***
• T° an der Oberfläche: -180°C
• Atmosphäre: 96 % Wasserstoff; 3 % Helium; 0,4 % Methan und Spuren anderer Elemente
• Satelliten: 18

* Durchmesser am Äquator des Planeten
**Rotationsperiode um die eigene Achse (in Erdentagen)
***Umlaufdauer um die Sonne (in Erdentagen)

Saturn ist der sechste Planet von der Sonne aus – die durchschnittliche Entfernung zum Stern beträgt fast 9,6 AE. e. (≈780 Millionen km).

Präsentation: Planet Saturn

Die Umlaufzeit des Planeten beträgt 29,46 Jahre und die Rotationszeit um seine Achse beträgt fast 10 Stunden 40 Minuten. Der Äquatorradius des Saturn beträgt 60.268 km und seine Masse beträgt mehr als 568.000 Milliarden Megatonnen (mit einer durchschnittlichen Dichte der Planetenmaterie von ≈0,69 g/cm³). Damit ist Saturn nach Jupiter der zweitgrößte und massereichste Planet im Sonnensystem. Bei einem Luftdruck von 1 bar beträgt die Lufttemperatur 134 K.

Interne Struktur

Die wichtigsten chemischen Elemente, aus denen Saturn besteht, sind Wasserstoff und Helium. Diese Gase verwandeln sich bei hohem Druck im Inneren des Planeten zunächst in einen flüssigen Zustand und dann (in einer Tiefe von 30.000 km) in einen festen Zustand, da Wasserstoff unter den dort herrschenden physikalischen Bedingungen (Druck ≈3 Millionen atm.) a metallische Struktur. In dieser Metallstruktur entsteht ein starkes Magnetfeld; seine Intensität an der Spitze der Wolken in Äquatornähe beträgt 0,2 G. Unter der Schicht aus metallischem Wasserstoff befindet sich ein fester Kern aus schwereren Elementen wie Eisen.

Atmosphäre und Oberfläche

Neben Wasserstoff und Helium enthält die Atmosphäre des Planeten geringe Mengen an Methan, Ethan, Acetylen, Ammoniak, Phosphin, Arsin, German und anderen Substanzen. Das durchschnittliche Molekulargewicht beträgt 2,135 g/mol. Das Hauptmerkmal der Atmosphäre ist die Homogenität, die es nicht erlaubt, kleine Details auf der Oberfläche zu erkennen. Die Windgeschwindigkeit auf dem Saturn ist hoch – am Äquator erreicht sie 480 m/s. Die Temperatur an der oberen Grenze der Atmosphäre beträgt 85 K (-188 °C). In den oberen Schichten der Atmosphäre gibt es viele Methanwolken – mehrere Dutzend Gürtel und eine Reihe einzelner Wirbel. Darüber hinaus werden hier häufig starke Gewitter und Polarlichter beobachtet.

Satelliten des Planeten Saturn

Saturn ist ein einzigartiger Planet, der über ein Ringsystem mit Milliarden kleiner Objekte, Eis-, Eisen- und Gesteinspartikeln sowie vielen Monden verfügt, die alle den Planeten umkreisen. Einige Satelliten sind groß. Zum Beispiel Titan, einer der großen Satelliten der Planeten im Sonnensystem, der nach Jupiters Satellit Ganymed der zweitgrößte ist. Titan ist der einzige Satellit im gesamten Sonnensystem, der eine erdähnliche Atmosphäre hat, in der der Druck nur eineinhalb Mal höher ist als auf der Erdoberfläche. Insgesamt hat der Saturn 62 der bereits entdeckten Satelliten; sie haben ihre eigenen Umlaufbahnen um den Planeten, die übrigen Teilchen und kleinen Asteroiden sind Teil des sogenannten Ringsystems. Immer mehr neue Satelliten werden von Forschern entdeckt, so waren die letzten bestätigten Satelliten im Jahr 2013 Egeon und S/2009 S 1.

Das Hauptmerkmal des Saturn, das ihn von anderen Planeten unterscheidet, ist sein riesiges Ringsystem – seine Breite beträgt fast 115.000 km bei einer Dicke von etwa 5 km. Die Bestandteile dieser Formationen sind Partikel (ihre Größe erreicht mehrere zehn Meter), die aus Eis, Eisenoxid und Gestein bestehen. Zusätzlich zum Ringsystem gibt es auf diesem Planeten eine große Anzahl natürlicher Satelliten – etwa 60. Der größte ist Titan (dieser Satellit ist der zweitgrößte im Sonnensystem), dessen Radius 2,5.000 km übersteigt.

Mit Hilfe der interplanetaren Sonde Cassini wurde ein einzigartiges Phänomen auf dem Planeten, ein Gewitter, eingefangen. Es stellt sich heraus, dass es auf dem Saturn, genau wie auf unserem Planeten Erde, zu Gewittern kommt, nur dass sie um ein Vielfaches seltener auftreten, aber die Dauer des Gewitters beträgt mehrere Monate. Dieses Gewitter im Video dauerte von Januar bis Oktober 2009 auf Saturn und war ein echter Sturm auf dem Planeten. Im Video sind auch hochfrequente Knistergeräusche (typisch für Blitze) zu hören, wie Georg Fischer (Wissenschaftler am Institut für Weltraumforschung in Österreich) über dieses ungewöhnliche Phänomen sagte: „Zum ersten Mal beobachten wir gleichzeitig Blitze und hören Funkdaten.“

Den Planeten erkunden

Galilei war der erste, der Saturn im Jahr 1610 durch sein Teleskop mit 20-facher Vergrößerung beobachtete. Der Ring wurde 1658 von Huygens entdeckt. Den größten Beitrag zur Erforschung dieses Planeten leistete Cassini, der mehrere Satelliten und Brüche in der Ringstruktur entdeckte, von denen der breiteste seinen Namen trägt. Mit der Entwicklung der Astronautik wurde die Erforschung des Saturn mit automatischen Raumfahrzeugen fortgesetzt, von denen das erste Pioneer-11 war (die Expedition fand 1979 statt). Die Weltraumforschung wurde mit den Serien Voyager und Cassini-Huygens fortgesetzt.

Allgemeine Informationen über Saturn

© Wladimir Kalanow,
Webseite"Wissen ist Macht".

Saturn ist gemessen an der Entfernung von der Sonne der sechstgrößte Planet im Sonnensystem und nach Jupiter der zweitgrößte Planet. Saturn ist der am weitesten entfernte Planet, der noch mit bloßem Auge sichtbar ist. Der Planet ist seit prähistorischen Zeiten bekannt.

Blick auf Saturn
in natürlichen Farben

Blick auf Saturn
in herkömmlichen Farben

Die durchschnittliche Entfernung des Saturn von der Sonne beträgt 1427 Millionen km (Minimum - 1347, Maximum - 1507). Durch ein Teleskop oder sogar ein gutes Fernglas erscheint die Farbe der Planetenscheibe leuchtend gelblich. Die Ringe des Saturn sorgen für eine besondere Schönheit und ein spektakuläres Schauspiel. Aber aus Gründen, die wir weiter unten besprechen werden, kann man die Schönheit von Ringen nicht jeden Tag bewundern. Ein charakteristisches Merkmal des Saturn ist die sehr geringe durchschnittliche Dichte seiner Materie. Dies ist nicht verwunderlich: Der größte Teil des Planetenvolumens besteht aus Gas, genauer gesagt aus einem Gasgemisch.

Saturn ähnelt Jupiter, wie man sagt, sowohl in der Form als auch im Inhalt. Saturn ist entlang der Polachse merklich abgeflacht: Der Durchmesser des Äquators (120.000 km) ist 10 % größer als der Durchmesser an den Polen (108.000 km). Für Jupiter beträgt dieser Wert 6 %.

Die Rotationsperiode der Äquatorregion um die Planetenachse beträgt 10 Stunden 13 Minuten. 23 S. Obwohl sich Saturn langsamer um seine Achse dreht als Jupiter, ist er abgeflachter. Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass Saturn eine geringere Masse und Dichte hat als Jupiter.

Interessant ist, dass die Rotationsperiode des seit jeher bekannten Planeten Saturn um seine Achse erst Ende 1800 berechnet wurde. Dies geschah durch den großen englischen Wissenschaftler deutscher Herkunft, William Herschel (Friedrich Wilhelm Herschel). Nach seinen Berechnungen beträgt die Rotationsperiode des Saturn 10 Stunden 16 Minuten. Wie wir sehen, hat sich Herschel überhaupt nicht geirrt.

Im Vergleich zur Erde sieht Saturn natürlich wie ein Riese aus: Der Durchmesser seines Äquators ist fast zehnmal größer als der der Erde. Die Masse des Saturn beträgt das 95-fache der Masse der Erde, aber da die durchschnittliche Dichte des Saturn unbedeutend ist (etwa 0,7 g/cm³), ist die Gravitationskraft auf ihm fast die gleiche wie auf der Erde.

Die durchschnittliche Umlaufgeschwindigkeit des Saturn um die Sonne beträgt 9,6 km/s und liegt damit deutlich unter der Umlaufgeschwindigkeit des Jupiter. Das ist verständlich: Je weiter ein Planet von der Sonne entfernt ist, desto geringer ist seine Geschwindigkeit. Und Saturn ist durchschnittlich 1427 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt, was fast der doppelten Entfernung von Jupiter von der Sonne (778,3 Millionen Kilometer) entspricht.

Innere Struktur des Saturn

Astronomen glauben, dass sich die innere Struktur des Saturn kaum von der des Jupiter unterscheidet. Im Zentrum des Saturn befindet sich ein riesiger silikatmetallischer Kern, dessen Radius etwa 0,25 des Planetenradius beträgt. In einer Tiefe von etwa der Hälfte des Saturnradius, d.h. ca. 30.000 km. Die Temperatur steigt auf 10.000 °C und der Druck erreicht 3 Millionen Atmosphären. Der Kern arbeitet bei noch höheren Drücken und die Temperaturen können 20.000 °C erreichen. Im Kern befindet sich eine Wärmequelle, die den gesamten Planeten erwärmt. Berechnungen zufolge gibt Saturn doppelt so viel Wärme ab, wie er von der Sonne erhält.

Der Saturnkern ist von Wasserstoff umgeben, der sich im sogenannten metallischen Zustand befindet, d. h. in flüssigem Aggregatzustand, jedoch mit metallischen Eigenschaften. In diesem Zustand hat Wasserstoff eine hohe elektrische Leitfähigkeit, weil Elektronen verlieren ihre Verbindung zu Atomen und bewegen sich frei im umgebenden Materievolumen. Die Bedeutung terminologischer Klarheit ist in jeder Wissenschaft sehr hoch. Lassen Sie die Leser bewerten, wie erfolgreich unser Versuch war, hier den Inhalt des in der Literatur häufig vorkommenden Begriffs „metallischer Wasserstoff“ offenzulegen.

Lassen Sie uns jedoch die Geschichte über die Struktur des Saturn fortsetzen. Oberhalb des metallischen Wasserstoffs, näher an der Oberfläche, befindet sich eine Schicht aus flüssigem molekularem Wasserstoff, der in die an die Atmosphäre angrenzende Gasphase übergeht. Die Zusammensetzung der Atmosphäre ist wie folgt: Wasserstoff (94 %), Helium (3 %), Methan (0,4 %), Ammoniak, Acetylen und Ethan sind in geringen Mengen vorhanden. Insgesamt wird angenommen, dass Saturn zu fast 90 % aus Wasserstoff und Helium besteht, wobei Ersteres stark vorherrscht.

© Vladimir Kalanov,
"Wissen ist Macht"

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