Արեգակնային համակարգի մոլորակներ` Սատուրն

ՍԱՏՈՒՐՆ

Հիմնական տվյալներ

Հասարակածային շառավիղը` 60268±4կմ Ծավալը` 8,2713×1014 կմ³ Զանգվածը` 5,6846×1026 կգ Հեռավորությունը Արեգակից` 1,426×109 կմ Արբանյակներ` 62 Մթնոլորտի ջերմաստիճան` 143 Կ

Սատուրնը արեգակնային համակարգի 6-րդ մոլորակն է:

Սատուրնը իր մեծությամբ զիջում է միայն Յուպիտերին։ Արեգակից գտնվում է 9,54 ա.մ. հեռավորության վրա և նրա շուրջը 9,6 կմ/վ արագությամբ պտտվում է 29,46 տարում։ Հասարակածային շառավիղը 60400 կմ է, միջին խտությունը` 700 կգ/մ³։ Իր առանցքի շուրջ Սատուռնը պտտվում է 10 ժամ 40 րոպե 30 վայրկյանում։ Նման արագ պտույտից մոլորակը «սեղմվում է» բևեռներում։ Դա լավ նկատվում է անգամ աստղադիտակով նայելիս։Բևեռային շառավիղը 6500 կմ-ով փոքր է հասարակածային շառավղից։ Հասարակածը ուղեծրի հարթությամբ թեքված է 26,70 անկյունով և դա հանգեցնում է տարվա եղանակների փոփոխության։

Սատուրնը կազմված է ջրածնից, ոչ մեծ քանակությամբ հելիումից և գծային էլեմենտներից։ Այն կազմված է նաև փոքր քարե և սառցե միջուկից, որը շրջապատված է մետաղական ջրածնի հաստ շերտով և դրսից` գազային շերտով։ Քամու արագությունը Սատուրնի վրա կարող հասնել 1800 կմ/ժ։ Մթնոլորտում տեղի են ունենում հսկայական փոթորիկներ, որոնք տեսանելի են անգամ Երկրից (աստղադիտակով)։ Սատուրնի մագնիսական դաշտը հավասար է Յուպիտերի մագնիսական դաշտին և մեծ է Երկրի մագնիսական դաշտից։

Սատուրնը միակ մոլորակն է, որի խտությունը ավելի փոքր է, քան ջրինը։ Չնայած դրան, մոլորակի միջին խտությունը գազային մթնոլորտի պատճառով կազմում է 0,69 գ/սմ ³ ։ Սատուրնը տրամագծով Երկրից մեծ է 9,4 անգամ, ծավալով` 96 անգամ, զանգվածով` 95 անգամ։ Չնայած Սատուրնի քիմիական կազմի մասին որևէ հստակ տեղեկություն չկա, գիտնականները կարծում են, որ այն նման է   Յուպիտեր ի քիմիական կազմին։ Այն ունի փոքրիկ քարոտ միջուկ, որը շրջապատված է ջրածնով և հելիումով։ Միջուկը նման է Երկրի միջուկին, բայց ավելի խիտ է։ Սրանից վերև հեղուկ մետաղական ջրածնի ավելի հաստ շերտ է, որին հաջորդում է մի այլ շերտ` կազմված ջրածնից և հելիումից, իսկ ամենաբարձր շերտը 1000կմ բարձրությամբ գազային մթնոլորտ է։ Միջուկի զանգվածը մոտավորապես 9-22 անգամ մեծ է Երկրի զանգվածից։ Սատուրնը ունի շատ տաք մակերևույթ, որի ջերմությունը հասնում է 117000   o C, և այն   տիեզերք   է հաղորդում 2,5 անգամ ավելի շատ էներգիա, քան այն ստանում է Արևից:

Սատուրնի օղակները:Ամենամեծ ու նկատելի օղակների համակարգն է Արեգակնային համակարգում:

Սատուրնի հասարակածի օղակները և արբանյակների համակարգի հարթությունը խավարածրի նկատմամբ թեքված է 26 o   անկյունով, ինչը բարենպաստ պայմաններ է ստեղծում օղակները դիտելու համար։ Մեկ ուղեծրային պտույտի ընքացքում (29,5 տարի) Սատուրնը դեպի մեզ է շրջվում մերթ հյուսիսային, մերթ հարավային բևեռներով։ Այդ պատճառով օղակները երևում են « վերևից » , իսկ երբեմն էլ ընդանրապես չեն երևում, երբ դեպի դիտողն են շրջված եզրով։ Օղակները կազմված են մանր փոշեհատիկներից և մինչև 10-15 մ տրամագծով սովորական ջրասառույցի բեկորներից և փխրուն ձնագնդերից։ Օղակները շատ բարակ են` 10-20 մ։ Ամբողջ օղակային համակարգի լայնությունը 60000 կմ է։ Օղակների առաջացման մասին ընդունված է այն տեսակետը, թե իբր դրանք այն հսկայական ամպի մնացորդներն են, որից կազմավորվել են   Արեգակնային համակարգ ի   մոլորակներ ը։

Սատուրնը անվանում են գազային հսկա, սակայն այն ոչ ամբողջությամբ է գազային: Մոլորակը իսկզբանե բաղկացած էր ջրածնից, որը դառնում է ոչ-իդեալական հեղուկ երբ խտությունը ավելին է քան 0,01 գ/սմ 3 : Այս խտությունը սկսում է այն շառավիղի վրա, որի ներսում ընկնում է Սատուրնի զանգվածի 99,9%: Ջերմաստիճանը, ճնշումը և խտությունը մոլորակի ներսում աճում են դեպի միջուկ ուղղությամբ, որը խորը շերտերում ստիպում է ջրածնին վերափոխվել մետաղի:

Սատուրնի արտաքին B և A օղակների կեղծ գույներով (ուլտրամանուշակագույն տիրույթ) լուսանկարը; Կասսինիի բաժանումում և Էնկեի ճեղքում գտնվող «աղտոտված» օղակները ցույց են տրված կարմիր գույնով:

Ստանդարտ մոլորակային մոդելների համաձայն Սատուրնի միջուկը ավելի փոքր է քան Յուպիտերինը, այն կազմված է փոքր քարե միջուկից, որը շրջապատված է  ջրածինով  և  հելիումով , որոշ շուտ ցնդող նյութերի հավելումներով: Այս միջուկը իր կազմվածքով նման է Երկրի միջուկին, սակայն ունի ավելի մեծ խտություն: Մոլորակի  գրավիտացիոն մոմենտի  ուսումնասիրությունը համադրելով միջուկի ֆիզիկական մոդելների հետ ֆրանսիացի աստղագետներ Դիդյե Սամոնը և Տրիստան Գիլոն 2004 թվականին մոտավորապես գնահատեցին Սատուրնի միջուկի զանգվածը: Նրանք հաշվարկեցին, որ միջուկի զանգվածը պետք է լինի 9–22 անգամ Երկրի զանգվածը, որը համապատասխանում է մոտավորապես 25 000 կմ շառավղին: Այն շրջապատված է ավելի հաստ  մետաղական ջրածնի  շերտով, որից հետո գտնվում է հելիումով հագեցած  մոլեկուլյար ջրածնի շերտը, որը, բարձրության ավելացման հետ, աստիճանաբար դառնում է գազային վիճակի: Ամենավերին շերտը ունի մոտ 1000 կմ հաստություն և բաղկացած է գազային մթնոլորտից: Սատուրնը ունի շատ տաք ընդերք, ջերմաստիճանը միջուկում հասնում 11 700 °C, և մոլորակը ճառագայթում է տիեզերք 2,5 անգամ շատ էներգիա քան ստանում է Արեգակից: Այս ավելցուկային էներգիայի մեծ մասը ստեղծվում է դանդաղ գրավիտացիոն սեղմման  Կելվին-Հելմհոլցի մեխանիզմով, սակայն միայն դա չի կարող բացատրել Սատուրնի կողմից ջերմության արտադրությունը: Հնարավոր է, որ գոյություն ունի մեկ այլ մեխանիզմ, որը թույլ է տալիս Սատուրնին առաջացնել ջերմություն: Ջերմության որոշ մասը առաջանում է հելիումի կաթիլների "անձրևումից": Կաթիլների անկման հետ համատեղ ավելի ցածր խտությամբ ջրածնի միջով, առաջանում է ջերմություն  շփման արդյունքում, որը դուրս է մղվում մոլորակի արտաքին շերտեր: Այս իջնող կաթիլները կարող են հավաքվել միջուկը շրջապատող մի առանձին հելիումի շերտի մեջ:

ՄԹՆՈԼՈՐՏԸ

Սատուրնի արտաքին մթնոլորտը կազմված է մոլեկուլային ջրածնից (96,3%) և հելիումից (3,25%): Հելիումի պարունակությունը զգալիորեն պակաս է , ի համեմատություն այս տարրի առատության   Արեգակի   վրա : Հելիումից ծանր տարրերի քանակությունը ճշգրտորեն հայտնի չէ , սակայն համամասնությունները ենթադրվում է , որ համընկնում են Արեգակնային համակարգի ձևավորման ժամանակների արժեքների հետ : Մոլորակում առկա այս տարրերի ընդհանուր զանգվածը գնահատվում է Երկրի զանգվածից 19 – 31 անգամ շատ , որի զգալի մասը կենտրոնացած է Սատուրնի միջուկի շրջանում :

Սատուրնի մթնոլորտում գրանցվել են ամոնյակի, ացետիլենի, էթանի, պրոպանի, ֆոսֆինի և մեթանի հետքեր: Մթնոլորտի վերին ամպերը կազմված են ամոնյակի բյուրեղներից, իսկ ստորին ամպերը պարունակում են կամամոնյակի հիդրոսուլֆիդ(NH 4 SH) կամ ջուր: Արեգակի ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումը առաջացնում է վերին մթնոլորտում մեթանի ֆոտոլիզ, հանգեցնելով մի շարք ածխաջրածինների քիմիական ռեակցիաների, որոնց արդյունքում ստացված նյութերը իջնում են ներքև դիֆուզիայի և պտուտահողմերի միջոցով: Այս ֆոտոքիմիական ցիկլը առաջանում է Սատուրնի տարեկան սեզոնային ցիկլերին համընթաց:

Բնական արբանյակները

Սատուրն ունի ամենաքիչը 62  արբանյակ , որոնցից 53-ը ունեն պաշտոնական անվանումներ: Արբանյակների միջև ամենամեծը  Տիտանն  է, որը 2-րդն է  Արեգակնային համակարգում , և իր մեջ է ներառում Սատուրնի ուղեծրում գտնվող նյութի ավելին քան 90%, հաշվի առնելով նաը օղակները: Մեծությամբ երկրորդ Սատուրնի արբանյակը  Ռեան  կարող է ունենալ իր սեփական թույլ  օղակների համակարգը, ինչպես նաև այն ունի նոսր  մթնոլորտ :

Երկրի և Սատուրնի չափերի մոտավոր համեմատությունը

Սատուրնի արտաքին արբանյակները հիմնականում փոքր են. 34-ը ավելի փոքր են քան 10 կմ տրամագիծը, ևս 14-ը փոքր են 50 կմ-ից: Ավանդաբար, Սատուռնի արբանյակների մեծամասնությունը անվանվում են Հունական դիցաբանության Տիտան-ների անուններով:

Տիտանը Արեգակնային համակարգի միակ արբանյակն է, որը ունի հզոր մթնոլորտ որոնցում առկա է բարդ օրգանական քիմիան: Այն միակ արբանյակն է որը ունի ածխաջրածնային լճեր:

Սատուրնի և նրա արբանյակների խճանկար

Սատուրնի  Էնցելադ  արբանյակը հաճախ ենթադրվում էր որպես միկրոբային կյանքի հանգրվան: Այս կյանքի առկայության ապացույց է համարվում արբանյակից արտամղվող սառույցի մասնիկների վերլուծությունը, որի արդյունքում պարզվել է որ գեյզերների կողմից արտամղվող ջրի սառույցը ունի աղերով հարուստ "օվկիանոսանման" կազմություն: