Окольцованный повелитель времени
Текст Анатолия Сорокина
Из «настоящих» планет Солнечной системы у нас остался только Сатурн. И тут где-то можно найти виртуальную надпись “«Вояджер-2» был здесь”. Но не только, больно уж «окольцованный» гигант интересен, так что деньги на исследовательский полёт к нему «выбили» даже в довольно скаредном в этом плане Евросоюзе. В результате перед нами открываются действительно захватывающие картины.
Сатурн, шестая от Солнца планета Солнечной системы, удалённая от него в среднем на дистанцию в 9,5 раз больше, чем от Солнца до Земли. Сатурн относится к планетам-гигантам, к их подвиду газовых гигантов, как и Юпитер. Среди всех планет-гигантов Солнечной системы Сатурн обладает самой эффектной системой колец, состоящих из множества обращающихся вокруг планеты частиц, камней и тел, сравнимых по размеру с астероидами. Помимо колец, система Сатурна включает в себя очень большое число, свыше 83, естественных спутников. Самый крупный из них, Титан, даже превосходит по размерам «настоящую» планету Меркурий, хотя и несколько уступает ей по массе.
Планета хорошо видна невооружённым глазом в виде умеренно яркой желтоватой «звёздочки», а потому известна с доисторических времён. Своё название она получила от древнеримского божества времени, изобилия, сельского хозяйства и освобождения от угнетения. Средневековые астрологи и алхимики сопоставили планете Сатурн металл свинец. В древнегреческой мифологии аналогом Сатурна был титан Кронос, который пожирал своих детей. Поэтому часто Сатурна изображают вместе с поедаемым им младенцем, как на показанной статуе в Летнем саду Санкт-Петербурга.
Сатурн по своим размерам и массе второй среди всех планет после Юпитера. Его средний радиус составляет 9,1 земных, а масса в 95 раз больше массы Земли. Интересно, что если посчитать по этим данным плотность планеты, то она окажется менее плотности обычной жидкой воды. Т. е. если кто-то Всемогущий создал бы громадный бассейн и поместил все планеты сначала в невесомую окружающую их по внешним размерам оболочку, а потом в такой «водоём», то только Сатурн в нём бы плавал. Остальные планеты бы утонули, так как их средняя плотность больше плотности воды. Вокруг Солнца Сатурн обращается за 29,5 земных лет, а вокруг своей оси за 10 часов и 32 минуты. По характеру вращения вокруг своей оси Сатурн близок к Земле, без особенностей. Угол между осью вращения и перпендикуляром к плоскости орбиты у него равен 26,7 градусов (23,5 у Земли), само вращение прямое, как у нашей планеты. То есть на Сатурне обычная по нашим меркам, хотя и ускоренная смена дня и ночи, Солнце восходит на востоке и заходит на западе, существует смена времён года.
По своему строению Сатурн - типичная планета-гигант: каменисто-железистое ядро в центре, окружающая его мантия из металлического водорода и жидкого гелия, поверх которой водород становится сначала жидким, а потом, ближе к видимой границе, плавно переходит в газообразное состояние вместе с гелием. В отличие от Урана и Нептуна, на Сатурне мало метана и аммиака (менее процента по объёму), воды только следы. Желтоватая окраска внешних слоёв атмосферы обусловлена наличием в ней кристалликов замёрзшего аммиака. Поскольку Сатурн быстро вращается и внутри него есть проводящие электрический ток слои, то у него есть магнитное поле, хотя и более слабое, чем у Юпитера. Наличие магнитного поля обуславливает возможность полярных сияний, как и на Земле. Они были обнаружены космическими аппаратами, посещавшими Сатурн.
Внешне атмосфера Сатурна выглядит не особо «полосатой» как у Юпитера, заметных пятен тоже вроде как не наблюдается. Однако такое впечатление обманчиво - нагрев из-за сжатия под собственной тяжестью, возможный радиоактивный распад тяжёлых элементов, сезонные изменения порождают бурные погодные явления - ураганные ветры на Сатурне уступают лишь нептунианским и сильнее, чем на Юпитере. Снимок с автоматической межпланетной станции «Кассини» в инфракрасных (тепловых) лучах показывает, насколько сильны процессы перемешивания газовых масс в атмосфере Сатурна.
Иногда, невзирая на «холодрыгу» в минус 180 градусов Цельсия, бури в атмосфере Сатурна приобретают воистину циклопический размах - как зафиксировала всё та же станция «Кассини». На фото также видна тень от колец, обращённых краем к камере и светлая полоска в тени от щели Кассини в кольцах. Внутри этого промежутка (и ряда других) из-за тонких эффектов гравитационного взаимодействия между Сатурном, его естественными спутниками и малыми телами невозможно долгое существование устойчивых орбит последних, обращающихся вокруг планеты. В результате в системе колец Сатурна и появляются такие «щели».
Сатурн в 1979, 1980, 1981 годах последовательно посещался американскими станциями «Пионер-11», «Вояджер-1» и «Вояджер-2». С 2004 по 2017 год на орбите Сатурна находился европейский аппарат «Кассини» (на рисунке) с посадочным модулем «Гюйгенс» для его спутника Титан. 15 сентября 2017 года станция «Кассини» после исчерпания своего ресурса была направлена на Сатурн и прекратила своё существование, разрушившись в его атмосфере. В США планируют в 2027 году запуск миссии «Стрекоза» на спутник Сатурна Титан, но пока не утверждено финансирование и работы по постройке аппарата даже не начинались. На картинке также чётко видна упоминавшаяся выше щель Кассини (названа в честь астронома-первооткрывателя) и другие промежутки в системе колец Сатурна.
Та же станция «Кассини» сфотографировала Титан на фоне Сатурна и его колец «боком». Титан имеет плотную (давление на поверхности в полтора раза больше земного!), непрозрачную и холодную (-180 градусов Цельсия) атмосферу из азота с примесью углеводородов, которые и образуют оранжеватый непрозрачный слой. С помощью радара станции «Кассини» было установлено существование на Титане озёр, рек и потоков из жидкого метана и этана.
Посадочный блок «Гюйгенс», однако, сел на сухое место на Титане, хотя рассчитывался и на возможность попадания в титанийский океан. Работал он недолго, передал несколько снимков, из которых опубликовали только один. Аппаратура станции успела установить, что камни состоят из водяного льда, покрытого сверху слоем замёрзших углеводородов, а поверхность под ними представляет собой смесь водяного, метанового и этанового льдов. В таком странном мире возможно существование сложных органических молекул-прекурсоров жизни, но низкая температура на Титане делает все химические процессы очень медленными, поэтому шанс найти там настоящую, пусть и простейшую, жизнь ничтожен.
Снимки высокого качества планеты можно получить и с космического телескопа на земной орбите. Вот так Сатурн запечатлел космический телескоп «Хаббл» в 2019 году.
И напоследок снимок Сатурна, когда он затмил собой Солнце для станции «Кассини» - верхние слои атмосферы и кольца эффектно рассеивают свет от нашей звезды и он «окольным» путём попадает в объектив камеры.