Saturn
Porządkujemy rzeczy, aby osiągnąć pewien cel. W drużynach futbolowych zawodnicy są ustawieni na pozycjach, które odpowiadają ich cechom fizycznym: najszybsi grają w ataku, najsilniejsi w obronie. Każdy z nich chciałby zdobywać punkty, ale uporządkowanie graczy według ich wzrostu i umiejętności umożliwia
skuteczna grę zespołu. Gdy jesteśmy w muzeum, widzimy, że na różnych wystawach dzieła sztuki łączą się ze sobą tematycznie albo są reprezentatywne dla jakiegoś stylu, okresu lub wybranego twórcy. Kustosz wystawy, porządkując i rozmieszczając dzieła sztuki, sprawia, że możemy dostrzec i podziwiać na przykład zmiany w sposobie operowania kolorem przez malarza czy ewolucję stylu twórczości malarza.
Naukowiec także porządkuje rzeczy, traktując tę czynność jako pierwszy krok na drodze do zrozumienia ich natury. Chociażby zwykłe motyle czy minerały, które można łatwo klasyfikować, jeśli zna się odpowiednie zasady. Jednak w przypadku niektórych aspektów przyrody nauka staje wobec wielu trudności. Klasyfikowanie obiektów, z których składa się nasz Układ Słoneczny, stanowi nie lada problem. Klasyczne uporządkowanie obiektów Układu Słonecznego zawdzięczamy średniowiecznym matematyką i astronomom. Powstało wiele różnych kryteriów na podstawie których możemy planety klasyfikować, np. ze względu na: skład chemiczny, gęstość, rozmiar, kształt. Najczęściej Układ Słoneczny (na fotografiach ) jest on przedstawiony jako dziewięć planet, które krążą wokół centralnie ustawionego Słońca. (rys. A)
rys. A rys. B
Patrząc na niebo gołym okiem nie zauważamy tych planet. Są one mało widoczne i wśród tylu świecących punktów na niebie prawie nie zauważalne. Obserwując jednak wieczorne niebo z teleskopu widać, podobne do małych piłek jasne kule. Przyglądając się zdjęciu powyżej (rys. B) można, gołym okiem, dostrzec te „małe piłki” , które swoją wielkością wyodrębniają się z miliona świecących gwiazd.
Jak wspomniałem w skład Układu słonecznego wchodzi dziesięć planet. Ja zajmę się opisem jednej z nich, Saturnem (pierwszy z lewej, za nim Jowisz).
Saturn, druga z rzędu (po Jowiszu) pod względem wielkości planeta, otoczona systemem pierścieni i posiadająca dziesięć księżyców. Choć Saturn jest prawie tak wielki jak Jowisz, to jego ciężar wynosi tylko trzecią część ciężaru Jowisza. Różnica między nimi polega na tym, że wodór Saturna jest mniej skondensowany i w efekcie jest go mniej. Ma on najmniejszą gęstość spośród planet Układu Słonecznego (0,7 gęstości wody), wrzucony do olbrzymiego jeziora, pływałby. Pozorna jasność Saturna zależy przede wszystkim od położenia pierścienia względem ziemi i waha się od -0,18 do +0,83 wielkości gwiazdowej. Obrotu dokoła osi dokonuje planeta w czasie 10 godz. 14,6 min. (na równiku), a wraz z szerokością ten czas zmienia się nieco. Czas obiegu dokoła słońca : 29 lat i 167 dni. Odległość od Słońca waha się między 1506 i 1346 milionów kilometrów. (rysunek przedstawia odległość Saturna od Słońca, wynoszącą 1426 milionów kilometrów).
Jest to jedna z bardziej płaskich planet co wynika z jej gęstości. Promieniowanie podczerwone emitowane przez Saturn jest silniejsze niż to wynika z otrzymywanej od Słońca energii, co świadczy o intensywnym grzaniu wewnętrznym, wywołującym także ruchy konwektywne. Ruchy te oraz obrót Saturna są odpowiedzialne za wygląd planety.
Saturn jest bardzo charakterystyczną planetą, nie można jej pomylić z żadną inną z powodu otaczającego go układu pięknych spłaszczonych pierścieni. Odkrycie systemu pierścieni Saturna zawdzięczamy Galileuszowi (1610), lecz nie był on pewny co do jego natury. Dopiero Huygens w 1657 rozpoznał, ze ma się tu do czynienia z luźno otaczającym planetę pierścieniem, a Cassini w 1675 zauważył, że nie jest on jednolity, lecz składa się z dwu pierścieni współśrodkowych, rozdzielonych przerwą (przerwa Cassiniego). Bond i Dawes zauważyli trzeci, położony między pierścieniem wewnętrznym a planetą, względnie ciemny pierścień, który nazwano „pierścieniem krepowym”. Zewnętrzna średnica pierścienia wynosi 277,300 km . Masa całego pierścienia nie przekracza 1/100,000 masy Saturna. Płaszczyzna pierścienia leży prawie w płaszczyźnie równika Saturna i jest nachylona do ekliptyki pod kątem 28º5' Skutkiem tego pierścień przedstawia nam się jako elipsa. Jeśli Saturn ustawi się tak, że (przedłużona) płaszczyzna pierścienia przechodzi przez słońca, to ostatnie oświetla tylko cienki jego skraj. Pierścień ukazuje się wówczas w kształcie świecącej linii i znika na krótki czas nawet dla najsilniejszych lunet. Zjawisko takie zachodzi 2 razy w czasie jednego obiegu Saturna, a czas miedzy największym rozwarciem elipsy a zniknięciem wynosi około 7 lat 4 miesięcy. W 1928 pierścień był najszerzej rozwarty, w 1932 był najwęższy, a w 1943 znów osiągnął największą rozwartość. Przez tysiące lat astronomowie uważali, że Saturn jest jedyną planetą z pierścieniami. Tymczasem, drugi gazowy olbrzym (Jowisz) i dwie inne zewnętrzne planety (Uran i Neptun) także otoczone są układem pierścieni. Zbudowane są z drobnych cząsteczek znajdujących się na orbicie planet. Pierścienie Saturna są osobliwe z dwóch powodów : po pierwsze, zawierają dużo więcej cząsteczek w porównaniu z pierścieniami innych planet i po drugie, pierścienie utworzone są z lodowych cząsteczek, bardzo dobrze odbijających światło. Pierścieni trzech pozostałych planet zawierają mniej cząsteczek, którymi są ciemne skały lub pył. Sondy kosmiczne Voyager, które przeleciały obok Jowisza i Saturna kolejno w 1979 i 1981 roku, ujawniły, że pierścienie Saturna widoczne z ziemi jako trzy lub cztery szerokie pasy, w rzeczywistości składają się z tysięcy cienkich pasków (pierścienie Saturna sfotografowała także sonda Pioneer). Nie jest do końca jasne, jak utworzyły się układy pierścieni planety. Wiemy, że wszystkie pierścienie znajdują się wewnątrz granicy Roche`a. Pierścienie mogły być uformowane jednym z dwóch sposobów. Mogą być pozostałościami księżyca, który rozpadł się na orbicie lub mogą być zbudowane z cząsteczek, które pozostały po uformowaniu się planety. Bez względu na to, która teoria jest właściwa, pozostaje to samo pytanie: dlaczego cząsteczki zamiast się równomiernie rozproszyć, formują oddzielne pierścienie? Naukowcy przypuszczają, że powodem jest oddziaływanie orbitujących w pobliżu księżyców. Jeśli cząsteczka pierścienia krąży wokół planety szybciej niż pobliski księżyc, doświadcza grawitacyjnego szarpnięcia od księżyca za każdym okrążeniem, odciągającego cząsteczkę trochę dalej od planety. Oddalając się cząsteczka zwalnia prędkość aż do czasu, gdy jej orbita zsynchronizuje się z orbitą księżyca. Księżyce Saturna zwane są księżycami- pasterzami, ponieważ zagarniają cząsteczki pierścieni jak pasterze prowadzący stado owiec, utrzymując dzięki temu pierścienie w ich kształcie. Oglądane z Ziemi trzy najjaśniejsze pierścienie Saturna oddzielone są ciemnymi przerwaniami. Sonda Voyager zidentyfikowała cztery inne, słabsze pierścienie- jeden wewnątrz, a trzy na zewnątrz trzech głównych, najwyraźniejszych. Na obrazach Voyagera pierścienie wyglądają jak gęsto ułożone tysiące wąziuteńkich pierścionków. Każdy składa się z drobnych (o średnicach od kilku centymetrów do kilku metrów) bryłek lodowo- pyłowych, które poruszają się z prędkością 10 km/ s. Średnice pierścieni prawie dorównują odległości między Ziemią i Księżycem. Pierścieniom Saturna zostały przypisane litery -od A do F- w kolejności ich odkrywania, tak że oznaczenie ich nie mówi nic o ich położeniu. Najbardziej wewnętrznym pierścień D normalnie jest niewidoczny i można go zobaczyć tylko na zdjęciach o długim czasie ekspozycji, które wykonano z bliskiej odległości. Cienkie pierścionki tworzące to pasmo spływają spiralnie ku planecie wskutek oporu atmosferycznego. Następny na zewnątrz jest pierścień C, charakteryzujący się jasnymi i ciemnymi obszarami, które znajdują się w regularnych odstępach. Pierścień B to najszersza, najgrubsza i najjaśniejsza z wszystkich aureoli Saturna. Prócz tysięcy pierścionków występują w tym obszarze dziwaczne szprychy. Pierścienie A i B oddziela przerwa Cassiniego, chociaż obrazy ukazane przez Voyagera pokazują, że nie jest to pusty obszar, jak pierwotnie sądzono. W porównaniu z innymi pierścień A nie wyróżnia się niczym szczególnym i jest przezroczysty. Poza nim leży pierścień F, który stanowi wąski pas materii z niesfornymi węzłami, splotami i słupami. Słaby pierścień E, widoczny jest tylko wtedy, gdy patrzymy na niego z boku, rozciąga się od brzegu pierścienia F na zewnątrz do odległości około ośmiu promieni Saturna. Ostre granice pierścieni i pierścionków wokół Saturna wymagają specjalnego wyjaśnienia. Ich istnienie świadczy o obecności jakiejś siły przeciwdziałającej rozpraszaniu się pierścieni. Ostre granice pierścieni najlepiej wytłumaczyć obecnością strzegących je księżyców, które działają poprzez rezonans, ogniskując krążące po orbitach cząsteczki w wąskie pasma. Jednak istnienie wielu innych tworów w układzie pierścieni, takich jak pierścienie w przerwie Cassiniego lub sploty w pierścieniu F nie potrafimy jeszcze wyjaśnić.
Cechą charakterystyczna Saturna jest przerwa Cassiniego. Częste szarpnięcia grawitacyjne sumują się i mogą zniekształcić orbitę cząsteczki do tego stopnia, że jej ruch staje się chaotyczny i w końcu wypada ona z toru „wyścigowego”. Przerwa Cassiniego- stosunkowo pusta sfera w układzie pierścieni Saturna powstała właśnie w ten sposób.
Astronomowie zidentyfikowali za pomocą naziemnych instrumentów 11 satelitów Saturna, a sonda Voyager odkryła 7 słabszych. Nie wiadomo jednak do końca, ile księżyców krąży wokół tej planety- jest ich prawdopodobnie więcej niż 20, ale są bardzo maleńkie, mają mniej niż kilka kilometrów średnicy i kryją się w pierścieniach. Największy, a zarazem najjaśniejszy księżyc Saturna- Tytan (odkryty przez Ch. Huygens`a w 1655 r.), jest szczególnie interesujący jako jedyny w Układzie Słonecznym księżyc mający grubą atmosferę. Ma ona kolor pomarańczowy, ale jest tak nieprzezroczysta, że nie pozwala nam zobaczyć powierzchni Tytana. Wspólna misja NASA i ESA w roku 1997- sonda Cassini- będzie badać okolice Saturna, a przede wszystkim ma opuścić na spadochronie próbnik do atmosfery Tytana. Część tego próbnika stanowi aparatura wykonana w Polsce.
rys. Saturn i jego księżyce; m.in. Phoebe (na pierwszym planie), Japet (w prawym górnym rogu), Tytan (pomarańczowy, obok Phoebe).
rys. Saturn i jego Księżyce; porównanie wielkości
O stanie fizycznym Saturna niewiele wiadomo, na jego powierzchni widać tylko kilka ciemniejszych smug, podobnie jak na Jowiszu.
rys. Powierzchnia Saturna w powiększeniu.
Astronomowie sądzą, że Saturn ma małe skaliste jądro. Nad nim znajduje się cienka warstwa ciekłego wodoru. Najgłębsze jej pokłady podlegają tak dużemu ciśnieniu, że wodór wykazuje własności stopionego metalu. Jak na Jowiszu, zewnętrzne warstwy chmur stopniowo przechodzą w płynne wnętrze, więc Saturn nie ma twardej powierzchni. Obserwacje widmowe potwierdzają przypuszczeni, że powierzchnia Saturna nie jest całkowicie oziębiona.
Choć powstało wiele książek na temat tej planety, choć wysłano w jej kierunku sondy to mimo tych wiadomości Saturn dalej pozostaje tajemniczą planetą. Z pewnością zostanie niezbadaną, aż do momentu, kiedy na jej powierzchni nie stanie ludzka stopa.
Kilka danych na temat Saturna:
Średnia odległość
od Słońca w mln km 1426,10
Okres obiegu
dookoła Słońca
w latach zwrotnikowych 29,4577
Średnia w km 120570
Okres obrotu dookoła
osi w godz. 10,3
Masa wraz z księżycami
(masa Ziemi =1) 95,22
Średnia gęstość w g/ cm³ 0,68
rys. m. in. w tym obserwatorium badano Saturn (USA)
rys. Saturn, zdjęcie z Voyager`a
SATURN
Szukasz gotowej pracy ?
To pewna droga do poważnych kłopotów.
Plagiat jest przestępstwem !
Nie ryzykuj ! Nie warto !
Powierz swoje sprawy profesjonalistom.
Wyszukiwarka