Сатурн
Планета
Изображение Сатурна на основе снимковКА «Кассини», сделанных 25 апреля 2016 года
Орбитальные характеристики
Перигелий	1 353 572 956 км 9,048 а. е.
Афелий	1 513 325 783 км 10,116 а. е.
Большая полуось (a)	1 429 394 069 ± 0 км[11] и 1 426 666 414 179,9 м[12]
Эксцентриситет орбиты (e)	0,055723219
Сидерический период обращения	10 759,22 суток (29,46 года)[1]
Синодический период обращения	378,09 суток
Орбитальная скорость (v)	9,69 км/с
Наклонение (i)	2,485240° 5,51° (относительно солнечного экватора)
Долгота восходящего узла (Ω)	113,642 811°
Аргумент перицентра (ω)	336,013 862°
Чей спутник	Солнце
Спутники	274[2]
Физические характеристики
Полярное сжатие	0,09796 ± 0,00018
Экваториальный радиус	60 268 ± 4 км[3]
Полярный радиус	54 364 ± 10 км[3]
Средний радиус	58 232 ± 6 км[4]
Площадь поверхности (S)	4,272⋅1010 км²[5]
Объём (V)	8,2713⋅1014 км³[6]
Масса (m)	5,6846⋅1026 кг[6] 95,2 земных
Средняяплотность (ρ)	687 кг/м³[3][6]
Ускорение свободного падения на экваторе (g)	10,44 м/с²[6] (1,07g)
Первая космическая скорость (v1)	25,535 км/с[7]
Вторая космическая скорость (v2)	35,5 км/с[6]
Экваториальная скорость вращения	9,87 км/c
Период вращения (T)	10 ч 32 мин 45 с ± 46 с[8][9]
Наклон оси	26,73°[6]
Склонение северного полюса (δ)	83,537°
Альбедо	0,342 (альбедо Бонда) 0,47 (геом. альбедо)[6]
Видимая звёздная величина	от +1,47 до −0,24[10]
Абсолютная звёздная величина	-8,9 m
Угловой диаметр	14,5"—20,1"
Температура
	мин. сред. макс.
уровень 1 бара	134 K
0,1 бара	84 K
Атмосфера
Состав: ~96 % Водород (H2) ~3 % Гелий ~0,4 % Метан ~0,01 % Аммиак ~0,01 % Дейтерид водорода (HD) ~0,0007 % Этан Льды: Аммиачные Водяные Гидросульфидно-аммониевые (NH4SH)
Медиафайлы на Викискладе
Информация в Викиданных ?

Сату́рн — шестаяпланета по удалённости отСолнца и вторая по размерам планета вСолнечной системе послеЮпитера. Сатурн классифицируется какгазовый гигант. Планета названа в честьримского бога земледелия➤.Астрономический символ Сатурна —.В основном Сатурн состоит изводорода, с примесямигелия и следамиводы,метана,аммиака и тяжёлых элементов. Внутренняя область представляет собой относительно небольшоеядро изжелеза,никеля и ряда других веществ («льдов»), покрытое тонким слоемметаллического водорода игазообразным внешним слоем➤. Внешняяатмосфера планеты кажется из космоса спокойной и однородной, хотя иногда на ней появляются долговременные образования. Скорость ветра на Сатурне может достигать местами1800 км/ч, что значительно больше, чем на Юпитере➤.

У Сатурна имеетсяпланетарное магнитное поле, занимающее промежуточное положение понапряжённости между магнитным полем Земли и мощным полем Юпитера.Магнитное поле Сатурна простирается на1 000 000 километров в направлении Солнца. Ударная волна была зафиксирована «Вояджером-1» на расстоянии в26,2 радиуса Сатурна от самой планеты,магнитопауза расположена на расстоянии в22,9радиуса➤.

Сатурн обладает заметнойсистемой колец, состоящей главным образом из частичек льда, меньшего количества тяжёлых элементов и пыли➤.

Вокруг планеты обращается как минимум274 спутника, это наибольшее число открытых спутников среди всех планет Солнечной системы. Самый крупный спутник Сатурна —Титан, превосходит по своим размерам планетуМеркурий и является вторым по размерам спутником в Солнечной системе (после спутника Юпитера,Ганимеда). Титан — единственный среди спутников планет Солнечной системы, обладающий собственнойплотной атмосферой, и единственный, для которого доказано существованиежидкости на поверхности➤.

С 2004 по 2017 год на орбите Сатурна находилась автоматическая межпланетная станция «Кассини», запущенная в 1997 году. В задачи миссии входило изучение спутников, структуры колец, динамики атмосферы имагнитосферы планеты, а также доставки зонда «Гюйгенс» на Титан➤.

Сатурн относится к типугазовых планет: он состоит в основном из газов и не имеет твёрдой поверхности. Экваториальный радиус планеты равен60 300 км, полярный радиус —54 400 км^[6]; из всех планет Солнечной системы Сатурн обладает наибольшим сжатием. Масса планеты в95,2 раза превышает массу Земли, однако средняяплотность Сатурна составляет всего0,687 г/см³^[6], что делает его единственной планетой Солнечной системы, чья средняя плотность меньше плотности воды. Поэтому, хотя массы Юпитера и Сатурна различаются более чем в 3 раза, их экваториальный диаметр различается только на 19 %. Плотность остальных газовых гигантов значительно больше(1,27—1,64 г/см³). Ускорение свободного падения на экваторе составляет10,44 м/с², что сопоставимо со значениями Земли иНептуна, но намного меньше, чем у Юпитера^[6].

Среднее расстояние между Сатурном иСолнцем составляет1430 млн км (9,58а.е.)^[6]. Двигаясь со средней скоростью9,69 км/с, Сатурн обращается вокругСолнца за10 759 суток (примерно29,5 лет). Расстояние от Сатурна доЗемли меняется в пределах от 1195 (8,0 а.е.) до 1660 (11,1 а.е.) млн км, среднее расстояние во время их противостояния около1280 млн км^[6]. Сатурн иЮпитер находятся почти в точномрезонансе 2:5. Посколькуэксцентриситет орбиты Сатурна 0,056, то разность расстояния доСолнца вперигелии иафелии составляет162 млн км^[6].

Видимые при наблюдениях характерные объекты атмосферы Сатурна вращаются с разной скоростью в зависимости от широты. Как и в случае Юпитера, имеется несколько групп таких объектов. Так называемая «Зона 1» имеет период вращения10 ч 14 мин 00 с (то есть угловая скорость составляет 844,3°/сутки, или2,345 оборота/сутки). Она простирается от северного края южного экваториального пояса до южного края северного экваториального пояса. На всех остальных широтах Сатурна, составляющих «Зону 2», период вращения первоначально был оценён в10 ч 39 мин 24 с (скорость 810,76°/сутки или2,2521 оборота/сутки). Впоследствии данные были пересмотрены: была дана новая оценка — 10 ч, 34 мин и 13 с^[8][9]. «Зона 3», наличие которой предполагается на основе наблюдений радиоизлучения планеты в период полёта «Вояджера−1», имеет период вращения10 ч 39 мин 22,5 с (скорость 810,8°/сутки или2,2522 оборота/сутки)^[13].

В качестве продолжительности оборота Сатурна вокруг оси принята величина10 часов,34 минуты и13 секунд^[14]. Сатурн — единственная планета, у которой осевая скорость вращения на экваторе больше орбитальной скорости вращения (9,87 км/с и9,69 км/с соответственно). Точная величина периода вращения внутренних частей планеты остаётся трудноизмеримой. Когда аппарат «Кассини» достиг Сатурна в 2004 году, было обнаружено, что согласно наблюдениям радиоизлучения длительность оборота внутренних частей заметно превышает период вращения в «Зоне 1» и «Зоне 2» и составляет приблизительно10 ч 45 мин 45 с(± 36 с)^[15].

Дифференциальное вращение атмосферы Сатурна подобно вращению атмосфер Юпитера и Венеры, а также Солнца. Скорость вращения Сатурна переменна не только по широте и глубине, но и во времени. Впервые это обнаружил А. Вилльямс^[16]. Анализ переменности периода вращения экваториальной зоны Сатурна за 200 лет показал, что основной вклад в эту переменность вносит полугодовой и годовой циклы^[17].

В марте 2007 года было обнаружено, что вращениедиаграммы направленности радиоизлучения Сатурна порождено конвекционными потоками в плазменном диске, которые зависят не только от вращения планеты, но и от других факторов. Было также сообщено, что колебание периода вращения диаграммы направленности связано с активностью гейзера на спутнике Сатурна —Энцеладе. Заряженные частицы водяных паров на орбите планеты приводят к искажению магнитного поля и, как следствие, картины радиоизлучения. Обнаруженная картина породила мнение, что на сегодняшний день вообще не существует корректного метода определения скорости вращения ядра планеты^[18][19][20].

Происхождение Сатурна (равно как и Юпитера) объясняют две основные гипотезы. Согласно гипотезе «контракции», схожесть состава Сатурна с Солнцем в том, что у обоих небесных тел имеется большая доля водорода, и, как следствие, малую плотность можно объяснить тем, что в процессе формирования планет на ранних стадиях развитияСолнечной системы в газопылевом диске образовались массивные «сгущения», давшие начало планетам, то есть Солнце и планеты формировались схожим образом. Тем не менее эта гипотеза не может объяснить различия состава Сатурна и Солнца^[21].

Гипотеза «аккреции» гласит, что процесс образования Сатурна происходил в два этапа. Сначала в течение 200 миллионов лет^[21] шёл процесс формирования твёрдых плотных тел, наподобие планет земной группы. Во время этого этапа из области Юпитера и Сатурнадиссипировала часть газа, что затем повлияло на различие в химическом составе Сатурна и Солнца. Затем начался второй этап, когда самые крупные тела достигли удвоенной массы Земли. На протяжении нескольких сотен тысяч лет длился процессаккреции газа на эти тела из первичного протопланетного облака.На втором этапе температура наружных слоёв Сатурна достигала 2000 °C^[21].

Верхние слои атмосферы Сатурна состоят на 96,3 % изводорода (по объёму) и на 3,25 % — изгелия^[22] (по сравнению с 10 % в атмосфереЮпитера). Имеются примесиметана,аммиака,фосфина,этана и некоторых других газов^[23][24]. Аммиачные облака в верхней части атмосферы мощнее юпитерианских. Облака нижней части атмосферы состоят изгидросульфида аммония (NH₄SH) или воды^[25].

По данным «Вояджеров», на Сатурне дуют сильные ветра, до500 м/с^[26]. Ветра дуют в основном в восточном направлении (по направлению осевого вращения). Их сила ослабевает при удалении отэкватора; при удалении от экватора появляются также и западные атмосферные течения. Ряд данных указывает, что циркуляция атмосферы происходит не только в слое верхних облаков, но и на глубине, по крайней мере, до2 тыс. км. Кроме того, измерения «Вояджера-2» показали, что ветры в южном и северном полушариях симметричны относительно экватора. Есть предположение, что симметричные потоки как-то связаны под слоем видимой атмосферы^[26].

В атмосфере Сатурна иногда появляются устойчивые образования, представляющие собой сверхмощные ураганы. Аналогичные объекты наблюдаются и на других газовых планетах Солнечной системы (см.Большое красное пятно на Юпитере,Большое тёмное пятно наНептуне). Гигантский «Большой белый овал» появляется на Сатурне примерно один раз в30 лет, в последний раз он наблюдался в 2010 году (менее крупные ураганы образуются чаще)^[27].

12 ноября 2008 года камеры станции «Кассини» получили изображения северного полюса Сатурна в инфракрасном диапазоне. На них исследователи обнаружилиполярные сияния, подобные которым не наблюдались ещё ни разу в Солнечной системе. Также данные сияния наблюдались в ультрафиолетовом и видимом диапазонах^[28]. Полярные сияния представляют собой яркие непрерывные кольца овальной формы, окружающие полюс планеты^[29]. Кольца располагаются на широте, как правило, в 70—80°^[30]. Южные кольца располагаются на широте в среднем75 ± 1°, а северные — ближе к полюсу примерно на 1,5°, что связано с тем, что в северном полушарии магнитное поле несколько сильнее^[31]. Иногда кольца становятся спиральной формы вместо овальной^[28].

В отличие от Юпитера полярные сияния Сатурна не связаны с неравномерностью вращения плазменного слоя во внешних частях магнитосферы планеты^[30]. Предположительно, они возникают из-замагнитного пересоединения под действиемсолнечного ветра^[32]. Форма и вид полярных сияний Сатурна сильно меняются с течением времени^[29]. Их расположение и яркость сильно связаны с давлением солнечного ветра: чем оно больше, тем сияния ярче и ближе к полюсу^[29]. Среднее значение мощности полярного сияния составляет50 ГВт в диапазоне80—170нм (ультрафиолет) и150—300 ГВт в диапазоне3—4 мкм (инфракрасный)^[30].

Во время бурь и штормов на Сатурне наблюдаются мощные разрядымолнии. Электромагнитная активность Сатурна, вызванная ими, колеблется с годами от почти полного отсутствия до очень сильных электрических бурь^[33].

28 декабря 2010 года «Кассини» сфотографировал шторм, напоминающий сигаретный дым^[34]. Ещё один, особенно мощный шторм, был зафиксирован 20 мая 2011 года^[35].

Облака на северном полюсе Сатурна образуют гигантскийшестиугольник (гексагон). Впервые это обнаружено во время пролётов «Вояджера» около Сатурна в 1980-х годах^[36][37][38], подобное явление никогда не наблюдалось ни в одном другом местеСолнечной системы. Шестиугольник располагается на широте 78°, и каждая его сторона составляет приблизительно13 800 км, то есть больше диаметра Земли и внутри него могут поместиться четыре Земли. Период его вращения —10 часов 39 минут. Этот период совпадает с периодом изменения интенсивности радиоизлучения, который, в свою очередь, принят равным периоду вращения внутренней части Сатурна^[39].

Странная структура облаков показана на инфракрасном изображении, полученном обращающимся вокруг Сатурна космическим аппаратом «Кассини» в октябре 2006 года. Изображения показывают, что шестиугольник оставался стабильным все20 лет после полёта «Вояджера»^[36], причём шестиугольная структура облаков сохраняется во время их вращения. Отдельныеоблака на Земле могут иметь форму шестиугольника, но, в отличие от них, шестиугольник на Сатурне близок кправильному.Предполагается, что в районе гексагона имеется значительная неравномерность облачности. Области, в которых облачность практически отсутствует, имеют высоту до75 км^[36].

Полного объяснения этого явления пока нет, однако учёным удалось провести эксперимент, который довольно точно смоделировал эту атмосферную структуру^[40]. 30-литровый баллон с водой поставили на вращающуюся установку, причём внутри были размещены маленькие кольца, вращающиеся быстрее ёмкости. Чем больше была скорость кольца, тем больше форма вихря, который образовывался при совокупном вращении элементов установки, отличалась от круговой. В этом эксперименте был получен, в том числе, и 6-угольный вихрь^[41].

В центре гексагона Северного полюса Сатурна вращается большой турбулентный вихрь. Такой же вихрь имеется и на его Южном полюсе, но без гексагона^[42].

В глубине атмосферы Сатурна растут давление и температура, а водород переходит в жидкое состояние, однако этот переход является постепенным^[43]. На глубине около30 тыс. км водород становитсяметаллическим (давление там достигает около 3 миллионоватмосфер). Циркуляция электрических токов в металлическом водороде создаётмагнитное поле (гораздо менее мощное, чем у Юпитера). В центре планеты находится массивное ядро из твёрдых и тяжёлых материалов —силикатов,металлов и, предположительно, более летучих веществ, в планетологии известных как «льды». Его масса составляет приблизительно от 9 до 22 масс Земли^[44][45]. Температура ядра достигает11 700 °C, а энергия, которую Сатурн излучает в космос, в 2,5 раза больше энергии, которую планета получает от Солнца. Значительная часть этой энергии генерируется за счётмеханизма Кельвина — Гельмгольца (когда температура планеты падает, то падает и давление в ней, в результате она сжимается, а потенциальная энергия её вещества переходит в тепло). При этом, однако, было показано, что этот механизм не может являться единственным источником энергии планеты^[46]. Предполагается, что дополнительная часть тепла создаётся за счёт конденсации и последующего падения капель гелия через слой водорода (менее плотный, чем капли) вглубь ядра^[47][48]. Результатом является переход потенциальной энергии этих капель в тепловую. По оценкам, область ядра имеет диаметр приблизительно25 000 км^[48].

Магнитосфера Сатурна открыта космическим аппаратом «Пионер-11» в 1979 году. По размерам уступает только магнитосфере Юпитера. Магнитопауза, граница между магнитосферой Сатурна и солнечным ветром, расположена на расстоянии порядка 20 радиусов Сатурна от его центра, а хвост магнитосферы протягивается на сотни радиусов. Магнитосфера Сатурна наполнена плазмой, продуцируемой планетой и её спутниками. Среди спутников наибольшую роль играет Энцелад, гейзеры которого выбрасывают водяной пар, часть которого ионизируется магнитным полем Сатурна^[49][50].

Взаимодействие между магнитосферой Сатурна и солнечным ветром генерирует яркие овалы полярного сияния вокруг полюсов планеты, наблюдаемые в видимом, ультрафиолетовом и инфракрасном свете^[51].

Магнитное поле Сатурна, так же как и Юпитера, создаётся за счётэффекта динамо при циркуляции металлического водорода во внешнем ядре. Магнитное поле является почти дипольным, так же как и у Земли, с северным и южным магнитными полюсами. Северный магнитный полюс находится в северном полушарии, а южный — в южном, в отличие от Земли, где расположение географических полюсов противоположно расположению магнитных^[32]. Величина магнитного поля на экваторе Сатурна21 мкТл(0,21 Гс), что соответствует дипольномумагнитному моменту примерно в4,6 × 10¹⁸ Тл·м³^[52]. Магнитный диполь Сатурна жёстко связан с его осью вращения, поэтому магнитное поле очень асимметрично. Диполь несколько смещён вдоль оси вращения Сатурна к северному полюсу. Магнитная ось Сатурна практически совпадает с осью его вращения — угол отклонения не превышает 0,01° (у Земли — 11°)^[53].

Внутреннее магнитное поле Сатурна отклоняет солнечный ветер от поверхности планеты, предотвращая его взаимодействие с атмосферой, и создаёт область, называемую магнитосферой и наполненную плазмой совсем иного вида, чем плазма солнечного ветра. Магнитосфера Сатурна — вторая по величине в Солнечной системе, наибольшая — магнитосфера Юпитера. Как и в магнитосфере Земли, граница между солнечным ветром и магнитосферой называется магнитопаузой. Расстояние от магнитопаузы до центра планеты (по прямой Солнце — Сатурн) варьируется от 16 до27R_♄ (R_♄ = 60 330 км — экваториальный радиус Сатурна)^[50][54]. Расстояние зависит от давления солнечного ветра, который зависит отсолнечной активности. Среднее расстояние до магнитопаузы составляет22R_♄. С другой стороны планеты солнечный ветер растягивает магнитное поле Сатурна в длинный магнитный хвост^[55].

Сегодня известно, что у всех четырёх газовых гигантов есть кольца, но у Сатурна они самые заметные. Кольца расположены под углом приблизительно 28° к плоскости эклиптики. Поэтому с Земли в зависимости от взаимного расположения планет они выглядят по-разному, меняется их так называемое «раскрытие» — от максимального, когда видна вся их ширина в плоскости, до минимального, очень тонкой полоски, когда эта плоскость видна «с ребра». Как предполагал ещёГюйгенс, кольца не являются сплошным твёрдым телом, а состоят из миллиардов мельчайших частиц, находящихся на околопланетной орбите. Это было доказаноспектрометрическими наблюдениямиА. А. Белопольского вПулковской обсерватории^[56] и двумя другими учёными в 1895—1896 годах^[57].

Существует три основных кольца и четвёртое — более тонкое. Все вместе они отражают больше света, чем диск самого Сатурна. Три основных кольца принято обозначать первыми буквами латинского алфавита. Кольцо В — центральное, самое широкое и яркое, оно отделяется от внешнего кольца Ащелью Кассини шириной почти4000 км, в которой находятся тончайшие, почти прозрачные кольца. Внутри кольца А есть тонкая щель, которая называетсяразделительной полосой Энке. Кольцо С, находящееся ещё ближе к планете, чем В, почти прозрачно^[58][59].

Кольца Сатурна очень тонкие. При диаметре около250 000 км их толщина не достигает и километра (хотя существуют на поверхности колец и своеобразные горы^[60]). Несмотря на внушительный вид, количество вещества, составляющего кольца, крайне незначительно. Если его собрать в монолит, его диаметр не превысил бы100 км. На изображениях, полученных зондами, видно, что на самом деле кольца образованы из тысяч колец, чередующихся со щелями; картина напоминает дорожки грампластинок. Частички, из которых состоят кольца, имеют размер от1 сантиметра до10 метров^[61]. По составу они на 93 % состоят изо льда с незначительными примесями (которые могут включать в себясополимеры, образующиеся под действием солнечного излучения, исиликаты) и на 7 % из углерода^[62][63].

Существует согласованность движения частиц в кольцах и спутников планеты. Некоторые из них, так называемые «спутники-пастухи», играют роль в удержании колец на их местах.Мимас, например, находится в резонансе 2:1 c щелью Кассини и под воздействием его притяжения вещество удаляется из неё^[64], аПан находится внутри разделительной полосы Энке^[65]. В 2010 году были получены данные от зондаКассини, которые говорят о том, что кольца Сатурна колеблются. Колебания складываются из постоянных возмущений, которые вносит Мимас, и самопроизвольных возмущений, возникающих из-за взаимодействия летящих в кольце частиц. Происхождение колец Сатурна ещё не совсем ясно^[66]. По одной из теорий, выдвинутой в 1849 годуЭдуардом Рошем, кольца образовались вследствие распада жидкого спутника под действием приливных сил^[67]. По другой — спутник распался из-за удара кометы или астероида^[66].

Существует гипотеза, согласно которой у одного из спутников Сатурна —Реи,могут быть свои кольца^[68][69].

Наблюдать кольца Сатурна удобнее всего, когда их раскрытие максимально. В это время на Сатурне либо зима, либо лето^[71].

Крупнейшие спутники —Мимас,Энцелад,Тефия,Диона,Рея,Титан иЯпет — были открыты к 1789 году, однако и по сегодняшний день остаются основными объектами исследований➤. Диаметры этих спутников варьируются в пределе от 397 (Мимас) до5150 км (Титан),большая полуось орбиты от186 тыс. км (Мимас) до3561 тыс. км (Япет). Распределение по массам соответствует распределению по диаметрам. Наибольшим эксцентриситетом орбиты обладает Титан, наименьшим — Диона и Тефия. Все спутники c известными параметрами находятся вышесинхронной орбиты, что приводит к их постепенному удалению^[72].

Самый крупный из спутников —Титан. Также он является вторым по величине вСолнечной системе в целом, после спутникаЮпитераГанимеда^[73]. Титан состоит примерно наполовину из водяного льда и наполовину — из скальных пород. Такой состав схож с некоторыми другими крупными спутниками газовых планет, но Титан сильно отличается от них составом и структурой своей атмосферы, которая преимущественно состоит изазота, также имеется небольшое количествометана иэтана, которые образуютоблака. Также Титан является единственным, кромеЗемли, телом в Солнечной системе, для которого доказано существование жидкости на поверхности^[74]. Возможность возникновения простейших организмов не исключается учёными^[75]. Диаметр Титана на 50 % больше, чем у Луны. Также он превосходит размерами планетуМеркурий, хотя и уступает ей по массе^[76].

Другие основные спутники также имеют характерные особенности. Так, Япет имеет два полушария с разнымальбедо (0,03—0,05 и 0,5 соответственно). Поэтому, когдаДжованни Кассини открыл данный спутник, то обнаружил, что он виден только тогда, когда находится по определённую сторону от Сатурна^[77]. Ведущее и заднее полушария Дионы и Реи также имеют свои отличия. Ведущее полушарие^{[комм. 1]} Дионы сильнократерировано и однородно по яркости. Заднее полушарие содержит тёмные участки, а также паутину тонких светлых полосок, являющихся ледяными хребтами и обрывами. Отличительной особенностью Мимаса является огромный ударный кратер Гершель диаметром130 км. Аналогично Тефия имеет кратерОдиссей диаметром400 км. Энцелад согласно изображениям «Вояджер-2» имеет поверхность с участками разного геологического возраста, массивными кратерами в средних и высоких северных широтах и незначительными кратерами ближе к экватору^[78].

По состоянию на октябрь2019 года известно 82 спутника Сатурна, 12 из которых открыты при помощи космических аппаратов: «Вояджер-1» (1980), «Вояджер-2» (1981), «Кассини» (2004—2007). Большинство спутников, кромеГипериона иФебы, имеет синхронное собственное вращение — они повёрнуты к Сатурну всегда одной стороной. Информации о вращении самых мелких спутников нет.Тефии иДионе сопутствуют по два спутника вточках Лагранжа L4 и L5^[79].

В течение2006 года команда учёных под руководствомДэвида Джуитта изГавайского университета, работающих на японском телескопеСубару наГавайях, объявляла об открытии 9 спутников Сатурна. Все они относятся к так называемымнерегулярным спутникам, которые отличаютсяретроградной орбитой. Период их обращения вокруг планеты составляет от 862 до 1300 дней^[80].

В 2015 году впервые были получены качественные снимки одного из спутников — Тефии — с хорошо освещённым гигантским ударным кратером, названнымОдиссеем^[81].

В 2019 году также с помощью телескопа Субару на Гавайях командой учёных под руководствомСкотта Шеппарда изИнститута Карнеги были обнаружены 20 новых спутников Сатурна, вращающихся по ретроградной орбите^[82].

С 3 по 16 мая 2023 года было сообщено об открытии ещё 62 спутников, а общее число спутников было заявлено как 145^[83].

23 мая 2023 года было объявлено об открытии 146-го спутника Сатурна S/2006 S 20^[84].

11 марта 2025 астрономы объявили об обнаружении 128 новых спутников Сатурна, общее число известных спутников планеты достигло 274^[85][86].

Сатурн был известен с доисторических времён, он одна из пяти планет Солнечной системы, легко видимых невооружённым глазом с Земли (в максимуме его блеск превышает первуюзвёздную величину)^[87]. В ранней письменной истории он был одним из главных персонажей в различныхмифологиях^[88].

Вавилонские астрономы систематически наблюдали и записывали движения Сатурна с первой половины второго тысячелетия до нашей эры^[89].

Во II векегреческий астрономКлавдий Птолемей проводил расчёты орбиты Сатурна основываясь на наблюденияхпротивостояний планеты^[90].

Первые наблюдая Сатурн черезтелескоп начались сГалилео Галилея, в 1609—1610 годах он заметил, что Сатурн выглядит не как единое небесное тело, а как три тела, почти касающихся друг друга, и высказал предположение, что это два крупных «компаньона» (спутника) Сатурна. Два года спустя Галилей повторил наблюдения и, к своему изумлению, не обнаружил «спутников»^[67].

В 1659 годуГюйгенс с помощью более мощного телескопа выяснил, что «компаньоны» — это на самом деле тонкое плоское кольцо, опоясывающее планету и не касающееся её. Гюйгенс также открыл самый крупный спутник Сатурна —Титан. Начиная с 1675 года изучением планеты занималсяКассини. Он заметил, что кольцо состоит из двух колец, разделённых чётко видимым зазором —щелью Кассини, и открыл ещё несколько крупных спутников Сатурна:Япет,Тефию,Диону иРею^[91].

В дальнейшем значительных открытий не было до 1789 года, когдаУильям Гершель открыл ещё два спутника —Мимас иЭнцелад. Затем группой британских астрономов был открыт спутникГиперион, с формой, сильно отличающейся от сферической, находящийся в орбитальном резонансе сТитаном^[92].В 1899 годуУильям Пикеринг открылФебу, которая относится к классу нерегулярных спутников и не вращается синхронно с Сатурном как большинство спутников. Период её обращения вокруг планеты — более 500 дней, при этом обращение идёт вобратном направлении.В 1944 годуДжерардом Койпером было открыто наличие мощной атмосферы на другом спутнике — Титане^[93][94]. Данное явление для спутника уникально в Солнечной системе.

В 1990-х Сатурн, его спутники и кольца неоднократно исследовались космическим телескопом «Хаббл». Долговременные наблюдения дали немало новой информации, которая была недоступна для «Пионера-11» и «Вояджеров» при их однократном пролёте мимо планеты. Также было открыто несколько спутников Сатурна, и определена максимальная толщина его колец.Также широкомасштабные наблюдения Сатурна велисьЮжной Европейской обсерваторией в период с 2000 по 2003 год, было обнаружено несколько маленьких спутников неправильной формы^[95].

Сатурн является популярным объектом наблюдения влюбительской астрономии, чтобы наблюдатькольца Сатурна, необходим телескоп сапертурой не менее15 мм. При апертуре инструмента в100 мм видны более тёмная полярная шапка, тёмная полоса у тропика и тень колец на планете. А при апертуре150—200 мм станут различимы четыре-пять полос облаков в атмосфере и неоднородности в них, но их контраст будет заметно меньше, чем у юпитерианских^[96].

Исследования с помощью космических аппаратов

В 1979 году автоматическая межпланетная станция (АМС) США «Пионер-11» впервые в истории пролетела вблизи Сатурна. Изучение планеты началось 2 августа 1979 года. Окончательное сближение с Сатурном состоялось 1 сентября 1979 года^[98]. Во время полёта аппарат приблизился к слою максимальной облачности планеты на расстояние21 400 км^[99]. Были получены изображения планеты и некоторых её спутников, однако их разрешение было недостаточно для того, чтобы разглядеть детали поверхности. Также, ввиду малой освещённости Сатурна Солнцем, изображения были слишком тусклые. Аппарат также пролетел под плоскостью колец для их изучения. В числе открытий было обнаружение тонкого кольца F. Кроме того, было обнаружено, что многие участки, видимые с Земли как светлые, были видны с «Пионера-11» как тёмные, и наоборот^[98]. Также аппаратом была измерена температура Титана. Исследования планеты продолжались до 15 сентября, после чего аппарат стал удаляться от Сатурна и Солнца^[99].

В 1980—1981 годах за «Пионером-11» последовали также американские АМС «Вояджер-1» и «Вояджер-2». «Вояджер-1» сблизился с планетой 13 ноября 1980 года, но его исследование Сатурна началось ещё за три месяца до этого. Во время прохождения был сделан ряд фотографий в высоком разрешении. Удалось получить изображение спутников:Титана,Мимаса,Энцелада,Тефии,Дионы,Реи. При этом аппарат пролетел около Титана на расстоянии всего6500 км, что позволило собрать данные о его атмосфере и температуре^[100]. Было установлено, что атмосфера Титана настолько плотная, что не пропускает достаточного количества света в видимом диапазоне, поэтому фотографий деталей его поверхности получить не удалось. После этого аппарат покинул плоскость эклиптики Солнечной системы, чтобы заснять Сатурн с полюса^[101].

Годом позже, 25 августа 1981 года, к Сатурну приблизился «Вояджер-2». За время своего пролёта аппарат произвёл исследование атмосферы планеты с помощью радара. Были получены данные о температуре и плотности атмосферы. На Землю было отправлено около16 000 фотографий с наблюдениями. Во время полётов система поворота камеры заклинилась на несколько суток, и часть необходимых изображений получить не удалось. Затем аппарат, используя силу притяжения Сатурна, развернулся и полетел по направлению к Урану^[101]. Также эти аппараты впервые обнаружили магнитное поле Сатурна и исследовали егомагнитосферу, наблюдали штормы в атмосфере Сатурна, получили детальные снимки структуры колец и выяснили их состав. Были открыты щель Максвелла и щель Килера в кольцах. Кроме того, около колец было открыто несколько новых спутников планеты^[101].

В1997 году к Сатурну была запущена АМС «Кассини — Гюйгенс», которая после7 лет полёта1 июля2004 года достигла системы Сатурна и вышла на орбиту вокруг планеты. Основными задачами этой миссии, рассчитанной первоначально на4 года, являлось изучение структуры и динамики колец и спутников, а также изучение динамики атмосферы имагнитосферы Сатурна и детальное изучение крупнейшего спутника планеты —Титана^[102].

До выхода на орбиту в июне 2004 года АМС прошла мимоФебы и послала на Землю её снимки в высоком разрешении и другие данные. Кроме того, американский орбитальный аппарат «Кассини» неоднократно пролетал у Титана. Были получены изображения больших озёр и их береговой линии со значительным количеством гор и островов. Затем специальный европейский зонд «Гюйгенс» отделился от аппарата и на парашюте 14 января 2005 года спустился на поверхность Титана. Спуск занял2 часа 28 минут. Во время спуска «Гюйгенс» отбирал пробы атмосферы. Согласно интерпретации данных с зонда «Гюйгенс», верхняя часть облаков состоит изметанового льда, а нижняя — из жидких метана иазота^[103].

С начала 2005 года учёные наблюдали за излучением, идущим с Сатурна. 23 января 2006 года на Сатурне произошёл шторм, который дал вспышку, в1000 раз превосходящую по мощности обычное излучение в диапазоне радиочастот^[104]. В 2006 году НАСА доложило об обнаружении аппаратом очевидных следов воды, которые извергаются гейзерами Энцелада^[105]. В мае 2011 года учёные НАСА заявили, что Энцелад «оказался наиболее приспособленным для жизни местом в Солнечной системе после Земли»^[106][107].

Фотографии, сделанные «Кассини», позволили сделать другие значительные открытия. По ним были обнаружены ранее неоткрытые кольца планеты вне главной яркой области колец и внутри колец G и Е. Данные кольца получили названия R/2004 S1 и R/2004 S2^[109]. Предполагается, что материал для этих колец мог образоваться вследствие удара оЯнус илиЭпиметей метеорита или кометы^[110].

В июле 2006 года снимки «Кассини» позволили установить наличие углеводородного озера недалеко от северного полюса Титана. Окончательно этот факт был подтверждён дополнительными снимками в марте 2007 года^[111]. В октябре 2006 года на южном полюсе Сатурна был обнаружен ураган диаметром 8000 км^[112].

В октябре 2008 года «Кассини» передал изображения северного полушария планеты. С 2004 года, когда «Кассини» подлетел к ней, произошли заметные изменения, и теперь она окрашена в необычные цвета. Причины этого пока непонятны. Предполагается, что недавнее изменение цветов связано со сменой времён года. C 2004 года по 2 ноября 2009 года с помощью аппарата были открыты 8 новых спутников. Основная миссия «Кассини» закончилась в 2008 году, когда аппарат совершил 74 витка вокруг планеты. Затем задачи зонда были продлены до сентября 2010 года, а потом до 2017 года для изучения полного цикла сезонов Сатурна^[113]. 15 сентября 2017 года станция завершила свою миссию, сгорев в атмосфере планеты^[114].

В 2009 году появился совместный американско-европейский проектНАСА иЕКА по запуску АМС «Titan Saturn System Mission» для изучения Сатурна и его спутников Титана и Энцелада. В ходе него станция7—8 лет будет лететь к системе Сатурна, а затем станет спутником Титана на два года. Также с неё будут спущены воздушный шар-зонд в атмосферу Титана и посадочный модуль (возможно, плавающий)^[115][116]. По состоянию на 2025 год, миссия «Titan Saturn System Mission» пока не включена в бюджет NASA и не является приоритетной в соответствии с десятилетним обзором планетарной науки, первичный приоритет был отдан миссииDragonfly^[117].

В 2010 году была предложена миссияSaturn Atmospheric Entry Probe^[англ.] по изучению атмосферы Сатурна при помощи зонда. Концептуальное исследование было проведеноPlanetary Science Decadal Survey^{[118][119][120]}. Учитывая орбиты и взаимное расположение Сатурна и Земли, оптимальный запуск был предложен на 30 августа 2027 года с прибытием 22 июня 2034 года^[120].

В апреле 2017 года в рамках программыНАСА «Новые рубежи»Лабораторией прикладной физики Университета Джонса Хопкинса была предложена миссияDragonfly, предполагающей посадкувинтокрылого летательного аппарата наТитан. Целью исследований является поискпребиотической химии ижизнепригодности в различных областях Титана, для чего спускаемый аппарат должен обладать возможностьювертикального взлёта и посадки (VTOL)^[121]. В декабре 2017 года миссия стала финалистом конкурса, будучи выбранной (наряду с миссиейCAESAR^[англ.]) из двенадцати предложений четвёртого этапа «Новых рубежей». 27 июня 2019 года НАСА выбрало миссию Dragonfly, после чего началась разработка, детальное проектирование и строительство аппарата с ожидаемым запуском в июле 2028 года и с прибытием к Сатурну в 2034 году^{[117][122][123]}.

Китайское национальное космическое управление (CNSA) разрабатывает миссиюShensuo^[англ.] (кит.трад.神梭), ранее известную какInterstellar Express^[124], предназначенную для исследованиягелиосферы и межзвёздного пространства в том числе и Сатурна по аналогии сВояджерами, миссия должна стать первым межзвёздным летательным аппаратом, сделанным за пределами США^[125][126]. Изначально запуск миссии Shensuo был запланирован на 2024 год, однако из-запандемии COVID-19, которая вызвала некоторые задержки в разработке, запуск был перенесён на более поздний срок^[127].

Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) ведёт разработку проекта OPENS-O, представляющего собой инженерно-демонстрационную миссию, призванную доказать возможность исследования внешних планет Солнечной системы при помощи малых аппаратов (массой менее 200 кг). Запуск АМС запланирован на 2028 год, прибытие к Сатурну намечено на 2039 год. Планируется исследование колец планеты с пролётной траектории. В случае успеха, OPENS-O станет первым аппаратом на солнечных батареях, достигшим Сатурна^[128][129].

Сатурн известен людям тысячи лет и постоянно вызывал интерес не только у астрономов, но и у философов, мистиков и деятелей искусства.

Сатурн был одним из главных персонажей в различныхмифологиях^[88].

В древнем Вавилоне планету называли Кайману^[130] и сопоставляли с богом Ниниб (Нинурта)^[131].

ПоЦицерону, древние греки называли Сатурн (звезду Сатурна)Φαίνων (Фенон / Фаэнон / Фэйнон Фоцифер («сияющий»)^[132], Файнон^[133])^{[комм. 2]}.Гигин сообщает, что также называлась звездой Солнца^{[комм. 3]}.

Римляне считали бога Сатурна эквивалентом греческого богаКроноса^[134] и ежегодно проводили в честь него декабрьский праздникСатурналии^[135].

В индийской мифологии планете Сатурн соответствуетШани^[136].

Древняя китайская и японская культуры обозначали планету Сатурн как «земную звезду» (土星), что было основано на философииУ-син, которая традиционно использовались для классификации природных элементов^{[137][138][139]}.

В османском турецком, урду и малайском языках для Сатурна используется имя Зухал^[140]. Тимуридский поэтАлишер Навои называл в одном месте Сатурн злой планетойКейван (Хамса, I:XLII), а в другойЗуҳал^[141].

На иврите Сатурн называется Шаббатай^[142][143] Его ангел — Кассиэль, его разум или благотворный дух — Агиел^[144], а его тёмный дух (демон) — Зазель^{[140][144][145]}. Зазель описывается как великий ангел, вызываемый в соломоновой магии, который «эффективен в любовных заклинаниях»^[146][147].

Воккультизме Сатурнсоотносится сосфирой Бина^[148]. В 1928 году Евгением Гроше был основанный германский оккультный орденБратство Сатурна (лат.Fraternitas Saturni, FS, ФС)^[149].

Сатурн как и другие планеты Солнечной системы, стал темой некоторых научно-фантастических книг. Долгое время Сатурн ошибочно считался твёрдой планетой, на поверхности которой может существовать жизнь^[150]. Самое раннее изображение Сатурна в художественной литературе было сделано в 1752 годуВольтером в повести «Микромегас» он описал встречу на Сатурне местного жителя ростом 1,95 км и гигантского существа с планеты, обращающейся вокругСириуса^[151][152].

С тех пор обитатели Сатурна были изображены в нескольких различных произведениях, например, в романеГемфри Дэви «Утешения в путешествии» 1830 года и анонимно опубликованном романе 1873 года «Рассказ о путешествиях и приключениях Поля Эрмонта среди планет»^{[150][153][154]}. Иногда жителей Сатурна изображали воинственными, но доброжелательными, как в рассказе Лесли Ф. Стоуна 1935 года «Падение Меркурия», где они помогают человечеству в войне против Меркурия, и в рассказе 1933 года «Люди без теней» Стэнтона А. Кобленца, где они приходят на Землю как завоеватели, чтобы превратить её в утопию^[150][155]. В других произведениях они злые, например, в рассказе Клифтона Б. Круза 1935 года «Угроза с Сатурна» и его продолжении 1936 года «Барабаны»^[150]. В романе 1890 года «Аврорафон» Сайруса Коула сатурнианцы сталкиваются с восстанием роботов, а в романе 1900 года «Доверие воздушных змеев» Леббеуса Х. Роджерса они построили египетские пирамиды^{[150][156][157]}.

В ранних работах сатурнианцы как правило изображаются более развитыми, чем земляне^[150], в том числе в романеМарии Корелли 1886 года «Роман о двух мирах» и в романеДжона Астора 1894 года «Путешествие в иные миры»^{[153][156][158]}. Исключения из этой общей тенденции включают роман 1886 года «Алериэль, или Путешествие в иные миры» У. С. Лах-Ширмы, где экосфера планеты населена грибами и беспозвоночными, и роман 1901 года «Медовый месяц в космосе» Джорджа Гриффита, где она населена морскими водорослями, рептилиями и примитивными гуманоидами^[156][159]. Иногда Сатурн также изображается лишённым жизни, как в рассказе 1936 года «Безумный робот» Рэймонда З. Галлуна^[150]. Человечество находит убежище на Сатурне в рассказе Генри Дж. Косткоса «Реабилитаторы земли, объединяйтесь» (1935), а первое путешествие людей с экипажем на Сатурн описано в рассказе Сэма Московица «Человек со звёзд» (1941)^[150].

После того, как было установлено, что Сатурн является газообразной планетой, большинство произведений, описывающих такую среду, вместо этого были посвящены Юпитеру^[150]. Тем не менее Сатурн остаётся популярным местом действия в современной научной фантастике^[160].Роджер Желязны в рассказе 1985 года «Песня чужого мира» описал обитателей Сатурна как разумных пузырей, которые при помощи водородныхшарльеров поддерживают высоту своего парения в области, пригодной для их жизни. Там же он высказал мнение, что планета может быть полезна Земле как источник уникальных газов и органических соединений^[161]. В романе 1976 года «Плавающие миры» Сесилии Холланд и в романе 1991 года «Облака Сатурна»Майкла Макколлума люди живут в плавающих городах в атмосфере Сатурна^[151][153]. Инопланетяне, живущие в атмосфере Сатурна, также описаны в романе 1997 года «Движение по Сатурну»Роберта Форварда^[151]. В трилогии «Рассвет ночи» (1996–1999)Питера Гамильтона Сатурн — это место, где создаются биологические космические корабли^[160]. В «Дознании» из цикла «Рассказы о пилоте Пирксе»Станислава Лема кульминация сюжета разворачивается возле Сатурна, через кольца которого «взбунтовавшийся» робот направил звездолёт^[162].

Кроме того, в литературе часто упоминается его спутникТитан, в том числе потому, что он является самым крупным спутником Сатурна, имеет плотную атмосферу, а также имеет жидкость (метан) на своей поверхности. Например, в «Дьявольском интерфейсе»Альфреда Бестера метановая вода Титана включает в себя очень ценный комплекс органических соединений, нужный для Земли^[161]. КнигаКурта Воннегута «Сирены Титана», в которой главные персонажи перелетают жить на Титан, была удостоенапремии «Хьюго»^[163]. Сатурн, и его крупнейший спутник Титан посещаются в серии «Большое путешествие»Бена Бовы в романе 2003 года «Сатурн» и романе 2006 года «Титан» соответственно^[153][160].

Широкое внимание фантастов привлекли икольца Сатурна. Они упоминаются в повестибратьев Стругацких «Стажёры». По мнению одного из героев романа, планетолога Юрковского, кольца имеют искусственное происхождение. В повестиАйзека Азимова «Путь марсиан» и рассказе Джо Мартино 1981 года «Специальный выпуск о ледяном черве» кольца становятся важным источником воды для марсианской колонии Земли^[161], а также служат источником сырья для оружия в рассказе Клифтона Б. Круза 1935 года «Угроза с Сатурна»^[153][156]. Одно из колец окрашено в красный цвет религиозной группой в рассказеДжона Варли 1977 года «Равноденствие», в то время как другая фракция стремится отменить изменение цвета^[153][164]. В романе Азимова 1986 года «Основание и Земля» кольца позволяют точно идентифицировать Солнечную систему в далёком будущем^[153]. Благодаря эстетичному виду колец окрестности Сатурна являются популярным местом для космических кораблей в визуальных медиа^[160].

Сатурн является темой и для других видов творчества. В манге и аниме-мультсериале «Сейлор Мун» планету Сатурн олицетворяет девушка-воительницаСейлор Сатурн, она же Хотару Томоэ. Её атака заключается в силе разрушения, является воином смерти и перерождения^[165]. В игреDead Space 2 действие происходит рядом с Сатурном на космической станции, которая находится на осколкахТитана. Сатурн и его кольца можно увидеть в данной игре как из иллюминатора космической станции, так и в открытом космосе, выполняя поставленные задачи^{[166][167][168]}.

Комментарии

Источники

• Сатурн: Властелин Колец // galspace.spb.ru
• Параметры колец Сатурна (англ.)
• Фотографии Сатурна, сделанные зондом «Кассини» с 2004 по 2009 годы (недоступная ссылка) (англ.)

Эта статья входит в числохороших статей русскоязычного раздела Википедии.

• Планеты и спутники по алфавиту
• Сатурн
• Планеты Солнечной системы
• Небесные тела, посещённые спускаемыми аппаратами
• Газовые гиганты

• Википедия:Cite web (заменить webcitation-архив: deadlink no)
• Википедия:Cite web (не указан язык)
• Википедия:Ошибки CS1 (archive-url)
• Википедия:Cite web (заменить webcitation-архив: deadlink yes)
• Википедия:Cite web (недоступные ссылки без архивной копии)
• Страницы, использующие волшебные ссылки ISBN
• Википедия:Статьи с источниками из Викиданных
• Википедия:Статьи с некорректной датой открытия в карточке астрономического объекта
• Статьи со ссылками на Викисловарь
• Википедия:Ссылка на Викитеку непосредственно в статье
• Статьи со ссылками на Викисклад
• Статьи со ссылками на портал
• Википедия:Статьи с нерабочими ссылками
• Википедия:Хорошие статьи по алфавиту
• Википедия:Хорошие статьи по астрономии