Сатурн и неговите спътници

        Сатурн е шестата планета от Слънцето втората по големина след Юпитер планета от Слънчевата система. Нейният екваториален диаметър е около 120 000 км. Масата й е около 3 пъти по-малка от масата на Юпитер, но близо 100 пъти по-голяма от земната. Сатурн е единствената планета, чиято средна плътност е по-малка от плътността на водата - тя е само 0.7 g/см 3 . С ъществува дебел атмосферен слой и засега е установено, че само 1 от тях е правилно космическо тяло, а останалите са неправилни астероидни късове. Пръстените на Сатурн се състоят от множество твърди късове. Орбитата на въртене е силно разтегната елипса. Най-близкото разстояние, което Сатурн достига до Земята е 1200 млн. километра, а най-отдалеченото - 1653 млн. километра. Оста му има голям наклон - 26,5 градуса, върти се с период около 10 часа и обикаля около Слънцето за 29.5 години на разстояние 9.5 AU от него.

         По-голямата част от това, което знаем за Сатурн, неговия пръстен и неговите спътници, дължим на трите американски космически апарата, достигнали планетата съответно през 1979, 1980 и 1981 г. - Пръв край Сатурн прелетява “Пионер -11”, когото затова често наричат “Пионер-Сатурн”. Една година по-късно това направи Вояджър 1, а през август 1981г. околностите на планетата достигна и Вояджър 2. По своят път станциите най-напред бяха минали през интензивна магнитна ирадиационна обвивка на Юпитер и пътуваха към Сатурн, “пострадали от прекалено голяма доза облъчване. Независимо от това, когато “Пионер-11” приближаваше Сатурн, неговите датчици, регистрираха електрически заредени частици. Техният брой достига максимум на разстояние, равно на 2,3 радиуса на планетата. Но след като станцията преминава през равнината на Сатурновия пръстен, количеството на частиците рязко спада няколко десетки пъти.Така беше открито, че Сатурн има радиационни пояси, подобни на земните. Това означава, че Сатурн има магнитно поле, което задържа електрически заредени частици в поясите.

        Със спектрални наблюдения в атмосферата на Сатурн бяха открити водород Н 2 , метан, СН 4 и хелий.

        Температурата на горния слой на облаците на Сатурн е около -180 С. Температурата на пръстена е с около 30 С по-ниска. Това показва, че Сатурн подобно на Юпитер също притежава свой вътрешен източник на енергия. Най-вероятно това е енергия, освобождавана при бавното гравитационно свиване на планетата.

      Пръстенът на Сатурн е образуван от стотици отделни тесни концентрични пръстени с ширина около 50 км, между които се наблюдават също толкова широки промеждутъци. Тази структура се получава от гравитационното влияние на спътниците на Сатурн.

    Наблюдаването на пръстените на Сатурн дори и с най-обикновен телескоп предлага незабравимо зрелище. Това обаче не е нищо в сравнение със спектакъла, на който човек би могъл да се възхити от повърхността на Сатурн. Тези огромни дъги от преливащи се цветове, сияния и прозирност, устремени в небето и частично прекъснати от сянката на планетата, сигурно представят внушителна и в същото време прекрасна гледка. В хода на сатурновата година условията на осветяване се менят и пръстените ще изглеждат различно на външен вид и на брой за наблюдател, който се премества от полюс към екватора на Сатурн, тъй като ще се променя ъгълът, от който ще ги вижда до пълното им изчезване - великолепно зрелище, което вероятно не е, нито ще бъде наблюдавано някога от живо същество.

Сатурнови бури

      Атмосферата на Сатурн далеч не е спокойна. По екватора силни ветрове духат от изток на запад със скорости, достигащи понякога 1600 км/ч. На средни ширини тези ветрове стават по-умерени и често променят посоката си към полюсите. От време на време има планетарни бури. Те са следствие от изкачването на горещи газове от дълбоките слоеве на атмосферата. По време на тези бури се образуват антициклони зони, които просъществуват дълги години. Подобни размествания са наблюдавани на два пъти през лятото на 1960 и на 1990 г., на северното полукълбо на Сатурн. Без съмнение те отговарят на сезонен цикъл от 30 години. Това явление все пак е недостатъчно изучено.

       Сатурн има 18 спътника (именувани) , но те не са единствените. Спътниците на Сатурн са съставени основно от воден лед и скали, Повърхността им е обилно покрита с кратери. Това са Пан, Атлас, Енцелад, Прометей, Пандора, Епитемей, Янус, Мимас, Тетас, Телесто, Калипсо, Диона, Хелен, Рея, Титан, Хиперион, Япет, Феба, S/2000 S1, S/2000 S2, S/2000 S3, S/2000 S4, S/2000 S5, S/2000 S6, S/2000 S7, S/2000 S8, S/2000 S9, S/2000 S10, S/2000 S11 и S/2000 S12. С добър бинокъл и малък телескоп може да се види най-големият му спътник – Титан.

      Три двойки спътници, Мимас-Тетас, Енцелад-Диона и Титан-Хиперион, си взаимодействат гравитационно, създавайки стабилни връзки между техните орбити Периодът на завъртане по орбитата на Мимас е наполовина от периода на Тетас, т.е., отношението е 1:2. При Енцелад-Диона отношението е също 1:2, а при Титан-Хиперион то е 3:4.

По-важни спътници

     Мимас е един от най-вътрешните спътници на Сатурн. Открит е от Уилям Хершел през 1789 г. Неговата повърхност е изцяло от лед и има много кратери. Мимас е с ниска плътност, явно заради голямото съдържание на лед. Диаметърът му е 400км. Мимас е силно набразден от кратери, но те не са еднакви. Те са следи от сблъсъци и са се появили преди над 4 милиарда години, когато в Слънчевата система безброй тела са били в процес на образуване. Повечето от повърхността е покрита с кратери с диаметър над 40 км., но в южния полярен регион почти липсват кратери с диаметър над 20 км. Това навежда на мисълта, че някои процеси са заличили големите кратери в тези области.

      Феба е един от малките спътници на Сатурн, обикаляйки на разстояние 12,952 млн.км около него. Орбитата на Феба е ретроградна (обратна на посоката на въртене на останалите спътници) в равнина, много по-близко до еклиптиката отколкото равнината на сатурновия екватор.

      Диона е дванадесетият спътник на Сатурн. В гръцката митология Диона забременяла от Зевс (Юпитер) и родила Афродита (Венера).
Открита от Джовани Касини през 1684 г. Обикаля около Сатурн по орбита на разстояние 377400 км, има диаметър 1120 км и маса 1.05х1021 кг. Вероятно Диона е захваната от приливните сили през последните няколко милиарда години и това се отразява и на нейното албедо.

      Енцелад е осмият познат спътник на Сатурн. В гръцката митология Енцелад е титан, който бил победен от Атина и заровен по връх Етна.
Открит през 1789 г. от Хершел.Обикаля около Сатурн по орбита на разстояние 238020 км, има диаметър 498 км и маса 7.30х1019 кг. Открита е през 1789 година.Той прилича на спътника на Юпитер - Европа, който също е покрит с ледена кора, под която вероятно има течна мантия. Енцелад може да е източникът на материал за изграждането на пръстен, а особеното при Япет има една интересна особеност - неговата предна полусфера е пет пъти по-тъмна от задната. Причините за тази особеност още не са изяснени.

      Рея е четиринадесетия спътник на Сатурн и втори по големина, след Титан. В гръцката митология Рея била сестра и жена на Кронос (Сатурн) и майка на Деметър, Хадес (Плутон), Хера, Хестия, Посейдон (Нептун) и Зевс (Юпитер).
Открита от Касини през 1672 г. Обикаля около планетата по орбита на разстояние 527,040 км, има диаметър 1530 км и маса 2.49х1021кг. Рея е най-голямата луна без атмосфера на Сатурн. Открита е през 1672 година от Джовани Касини.На Рея има много кратери. Нейната повърхност може да бъде разделена на две различни области по отношение на плътността на кратерите в тях. Първата област съдържа кратери с диаметър над 40 км., а втората област, разположена в полярните и екваториалните региони, е с кратери с диаметър под 40 км. Водещото полукълбо е еднородно и осеяно с кратери (ляво). Кратерите не са релефни като тези на Меркурий и Луната (подобно на Калисто).
На задното полукълбо има мрежа от светли ивици на тъмен фон, а кратерите са много малко.

      Тетас е деветият сателит на Сатурн. Обикаля около планетата по орбита на разстояние 294 660 км, има диаметър 1060 км и маса 6.22х1020 кг. Открит е през 1684 година от Джовани Касини.
Ледената повърхност на Тетас е силно набраздена от кратери. Един от тях е широк около 400 км., наречен е Одисей и заема близо 2/5 от диаметъра на спътника. Друга забележителност е огромната долина (Ithaca Chasma), широка 100 км и с дълбочина от 3 до 5 км.

       Титан е петнадесетия и най-голям спътник на Сатурн, както и най-голям в Слънчевата система с диаметъра си.Обикаля около планетата по орбита на разстояние 1221830 км, има диаметър 5150 км и маса 1.35х1023 кг. Открита е през 1655 година. Само Ганимет, спътник на Юпитер го надминава (5276км). Титан е по-голям от Меркурий и Плутон и почти 2 пъти по-голям от Луната. Това е единствения спътник с плътна атмосфера.От много време се считаше, че Титан е най-големия спътник в слънчевата система, но наблюденията показаха, че той има дебела атмосфера, съставена от азот, метан и следи от кислород, а твърдата повърхност е по-тънка от тази на Ганимед. Много ниската температура (-180 градуса) възпрепятства развитието на живот, подобен на този на Земята. Възможно е метанът в течна форма да образува по повърхността огромни езера и океани.

       Една от основните задачи на Вояджър 1 беше изучаването на Титан. Вояджър 1 премина на около 4000 km от повърхността. Тогава, за няколко минути, научихме повече отколкото за последните 300 години.И все пак информацията ни за Титан е непълна. Той е покрит от дебела и непрозрачна атмосфера; повърхността не може да се види във видимия спектър (долу ляво). Касини картографира Титан със радар, както Магелан направи това с Венера. Всичко, което изображенията от Вояджър показаха е лека разлика в цветовете на северното и южното полукълбо. Някои детайли от повърхността се забелязват в инфрачервения спектър. Не се знае дали Титан има обособена вътрешна структура, като Ганимед или еднороден строеж, като Калисто.Титан е изграден от воден лед и скалист материал. Вероятно вътрешността е раздлена на слоеве - скалисто ядро с диаметър около 3400 km, обкръжено от няколко слоя различни кристални форми лед. Вътрешността може все още да е гореща. Въпреки че по състав си прилича със Рея и останалите сатурнови луни, Титан е по-плътен, защото е много голям и гравитацията му свива вътрешността.

       Титан е единственият спътник от Слънчевата система, който има значителна атмосфера. Налягането при повърхността е повече от 1.5 бара (50% по-голямо от земното атмосферно налягане). Атмосферата на Титан е съставена основно от молекулярен азот (подобно на земната атмосфера), не повече от 6% аргон и няколко процента метан. Интересното е, че има следи от поне дузина органични съединения (етан, водороден цианид, въглероден диоксид) и вода. Органичните съединения се образуват при унищожаването на метана, който преобладава в горните слоеве на атмосферата, под влияние слънчевата светлина. Резултатът е подобен на образуването на смога над големите градове, само че тук е много по-изразен. Обстановката на Титан много прилича на тази, която е била на Земята когато е започнал да се заражда живота.Титан няма магнитно и понякога орбитира извън магнитосферата на Сатурн. В резултат от това Титан е пряко изложен на слънчевия вятър, който йонизира и отнася известно количество молекули от горната част на атмосферата.Температурата при повърхността е около -179° С. При тази температура водния лед не сублимира и заради това в атмосферата почти няма водна пара. Въпреки ниските температури на Титан има засилена химична активност; резултатът от нея е гъстия смог.Освен гъстата мъгла в атмосферата се наблюдават и облаци. Тези облаци вероятно са съставени от метан, етан или други прости органични съединения. Други, по-сложни съединения трябва да са отговорни за оранжевия цвят на Титан.
Възможно е от етановите облаци да вали дъжд от течен етан, при което на повърхността се образува "океан" от течен етан (или смес метан/етан), който на дълбочина може да достига 1000 m. Обаче  скорошни наблюдения с радар от Земята поставят този "океан" под съмнение.
Наблюдения с телескопа Хъбъл дават забележителни, доинфрачервени изображения на повърхността (дясно и горе). Камерата на Вояджър не можа да "погледне" през атмосферата на Титан, но в доинфрачервената част от спектъра мъглата става по-прозрачна и изображенията от Хъбъл показват голям и ярък "континент". Тези изображения не доказват съществуването на течни "морета", а това, че по повърхността на Титан има по-светли и по-тъмни райони. "Площадката" за кацането на сондата Хюйгенс е избрана отчасти по тези изображения. Хюйгенс ще се приземи на брега на най-големия континент.Наблюденията на телескопа Хъбъл показват, че Титан се върти синхронно, както и повечето от другите спътници на Сатурн.

Телесто  

   
      Телесто е десетият (от познатите) спътник на Сатурн.
В гръцката митология Телесто била дъщеря на Океан и Тетида.
Открита от Смит, Реитсема, Ларсън и Фонтен през 1980 г.

Калипсо

    Калипсо е единадесетият (от познатите) спътник на Сатурн.В гръцката митология Калипсо била морската нимфа, на чийто остров Одисей останал седем години.Окрита от Паску, Сейделман, Баум и Кюри през 1980 г. чрез използване на прототипи на оборудване за космическия телескоп Хъбъл.. Калипсо и Телесто са едни от най-малките луни в Слънчевата система.

Хелена

     Хелена е тринадесетият (от познатите) спътник на Сатурн.Хелена била амазонката, която се била с Ахил.Открита от Лак и Лекашо през 1980 г.
Хелена е във водещата точка на Лагранж на Диона и затова понякога е наричана Диона B.

Спътниците на Сатурн

        Сатурн е планета, чийто пръстен дълго време се смяташе за единствен в Слънчевата система. Още Галилей е подозирал съществуването му, но отчетливо е видян едва 50 години по-късно от Хюйгенс. През 1610г Галилей забелязва нещо около Сатурн, но тъй като не разбира, че това са пръстени, той не успява да разреши загадката на тази планета с “уши”. До 1977г. се смята, че това е единствената планета от Слънчевата система с пръстени. Днес се знае, че други планети, като Юпитер, Уран и Нептун, също имат пръстени, макар и не толкова големи или твърди. Образувани са от множество малки заледени блокове, чиито размери достигат няколко метра.

Произходът им

      Изглежда пръстените са образувани от излишъка материя при образуването на Сатурн. Огромната сила на притегляне е попречила на тези блокове да се обединят и да оформят спътник. След това, поради многобройните удари помежду им, те са започнали да се движат в кръгови орбити в равнина успоредна на екватора. Пръстените се намират на няколко хиляди километра от атмосферата. Блестящата част е на 30 000 км по-далеч и е разположена на над 100 000 км от планетата. Пръстените са отделени от пространствата почти лишени от материя, които изглеждат по-тъмни. Отвъд видимата част има други пръстени, образувани от много дребни частици, на разстояние равно на 8 пъти радиуса на планетата. Пръстеновата система е нестабилна и се възстановява от разпадането на големите спътници.

     Те са наклонени на 27 градуса спрямо орбиталната равнина на планетата. В продължение на една сатурнова година, която се равнява на 30 наши, Слънцето осветява пръстените ту отгоре, ту отдолу. На всеки 30 години осветява само напречното им сечение. През 1995г. Земята и Слънцето са се намирали точно в равнината на пръстените. Тогава отблясъкът от ледените частици е бил в своят минимум и е можело да се измерят дебелината на пръстените, както и да се открият спътниците.