Размещено на http://www.allbest.ru/

Муниципальное образовательное учреждение Лицей города Истры

Декада науки и творчества

Реферат

по астрономии

«Властелин колец» Система Сатурна

Выполнил:

ученик 5 «А» класса

Шишкин Арсений

Руководитель:

Макарова Лилия Иосифовна

г. Истра 2015 г.



Оглавление

• Цель исследования
• Задачи
• Актуальность
• Гипотеза
• Вступление
• История наблюдений Сатурна
• Параметры Сатурна
• Атмосфера Сатурна
• Поверхность и внутреннее строение
• Особенности системы Сатурна (обобщение)
• Кольца
• Происхождение колец Сатурна
• Описание колец
• Спутники
• Исследование Сатурна космическими аппаратами
• Что же нашли учёные?
• Заключение
• Смысл исследований
• Мои впечатления
• Источники
• Приложение
• Словарь незнакомых терминов
• Опрос одноклассников

• Космос - это всё, что есть, что когда-либо было и когда-нибудь будет. Одно созерцание Космоса потрясает… Мы сознаём, что прикасаемся к величайшей из тайн. Карл Саган

Цель исследования

1. Расширить свои познания об астрономии и о мире.

2. Поделиться своими знаниями.

Задачи

1. Собрать как можно больше информации по теме.

2. Узнать:

· О первом упоминании планеты; что о ней думали в древности;

· Как наблюдали планету (приборы);

· Когда заметили кольца, спутники;

· О дальнейших исследованиях системы;

· Параметры планеты;

· Всё о кольцах и спутниках;

3. Систематизировать материал.

4. Посмотреть документальные, научно-популярные фильмы о Сатурне.

Актуальность сатурн спутник планета

Исследованиями движет научный интерес. Всё взаимосвязано во Вселенной, планеты оказывают влияние на Землю. Поиски жизни вне Земли - одна из задач учёных.

Гипотеза

Если принять во внимание, что кольца состоят из глыб льда, то может ли это помешать пролёту космического корабля через них? Думаю, что да, так как может повредиться обшивка корабля, или корабль может отклониться от курса. Следовательно, траектория должна быть рассчитана так, чтобы миновать кольца.



Вступление

Вряд ли найдётся в мире человек, которого бы никогда не приводил в восторг вид звёздного неба. У кого-то такие моменты случаются крайне редко, а кто-то ощущает эту незримую жизнь в любое время дня. Звёзды - вот они смотрят прямо на тебя, вас будто ничто не разделяет, но небо такое бездонное, а его сверкающие объекты так далеки, что чувство страха от этой неизведанности примешивается к тихому восторгу…

Желание приобщиться к этому чуду, узнать о тайнах космической бесконечности многих привело к астрономии - научило любить её и даже сделало главным интересом своей жизни. Познание космоса непременно обратит к изучению Солнечной системы. Её «жители» - один прекрасней другого, и про любую планету можно сказать, что она в чём-то «самая-самая». В конце концов постепенно изучаешь и умудряешься полюбить все удивительные объекты Солнечной системы. Один из таких - Сатурн. Первейшей его особенностью является наличие колец; кроме того, его окружает огромное количество спутников, поэтому речь должна пойти о Системе Сатурна.

История наблюдений Сатурна



Пять видимых невооруженным глазом планет, в числе которых и Сатурн, наблюдались людьми на протяжении всей человеческой истории. Первое упоминание планеты давностью 6 тыс. лет встречается у древних шумеров, которые разделили небо на 12 знаков Зодиака. Вавилонские и ассирийские астрологи называли Сатурн «Солнечной звездой», для них он был главной планетой ночного неба. Древние греки назвали Сатурн Кроносом - так именовали отца Зевса, хранителя времени, ведающего тайнами жизни и смерти. Древние римляне назвали планету Сатурном. Из Средних веков известно, что ДОГОНЫ, народ на юго-востоке Мали, пришедший в X-XII веках с верховий Нигера, знали о кольцах Сатурна, изображая на стенах святилищ две концентрические окружности; первая обозначает саму планету, вторая - её кольцо.

Впервые посмотрел на Сатурн в телескоп флорентийский астроном Галилео Галилей в 1610 году. Он увидел три тела, почти не соприкасающихся, и предположил, что у Сатурна два спутника. В своих дальнейших наблюдениях он видел всё время другую картину - то спутники исчезали, то вместо них был одиночный диск.

Свои наблюдения Галилей оставил, так и не поняв, что же он видел. Тайну разгадал голландский физик Христиан Гюйгенс, в 1659 году он увидел кольцо. Этот же учёный открыл первый, самый крупный, спутник Сатурна Титан. Учёные постепенно понимали структуру кольца. Наибольший вклад внёс французский учёный Жан-Доминик Кассини. Он открыл 4 спутника - Япет и Рею, Тефию и Диону, а также промежуток между кольцами, названный позднее «щелью Кассини». В 1739 году английский астроном Томас Райт, наблюдая Сатурн, впервые описал темное внутреннее кольцо С.

В 1755 году Иманнуил Кант развил интересную гипотезу о разреженности кольца - он сделал вывод, что кольцо раздроблено на множество концентрических "колечек", тем самым он предвосхитил ошеломляющие открытия 19-20 веков.

Тонкую структуру колец впервые заметил английский оптик Джеймс Шорт. Он оставил рисунок с многочисленными линиями на внешней части кольца.

Наибольший вклад в изучение системы Сатурна в 18 веке принадлежит известному английскому астроному Вильяму Гершелю. Он наблюдал Сатурн в течение 20 лет, начиная с 1774 года. В 1789 г. Гершель открыл два спутника - Мимас и Энцелад. Также он замечает сжатие Сатурна и определяет период вращения.

В 1825г. капитан Генри Кейтер увидел, что внешнее кольцо Сатурна состоит из отдельных колец. В 1838 г. Галле открывает внутреннее кольцо С. В 1848 году Вильям Бонд, Джордж Бонд и Вильям Лассель открывают новый спутник Сатурна - Гиперион. В 1849 году Эдуард Роше предполагает, что причиной образования колец был разорвавшийся спутник. В 1899 году Уильям Пикеринг открыл Фебу.

Начиная с середины XIX века, никто больше не наблюдал многочисленных делений на кольцах А и В. Возможно, это отчасти объясняется ухудшением астроклимата - астрономы первыми ощутили последствия мирового промышленного бума.

История визуальных наблюдений колец Сатурна, их тонкой структуры за последние лет сто почти уже забылась, но в наши дни, благодаря "указаниям" "Вояджеров", была спешно реставрирована, и интерес к ней возродился вновь. Теперь изучение Сатурна ведётся с помощью радиоастрономических исследований.

Параметры Сатурна

Вторая по величине планета Солнечной системы имеет диаметр 120 536 км. Объём планеты составляет 752 земных. Масса газового гиганта - всего 95,2 земных. Сатурн - единственная планета в Солнечной системе, чья плотность меньше плотности воды - 710кг на кубический метр. Если бы было возможно создать огромный океан, Сатурн смог бы в нем плавать!

Афелий: 1,503 млрд км (10,1 а.е.). Перигелий: 1,348 млрд км (9 а.е.). Средняя температура поверхности: -80 С. Освещённость: 1% земной. Период осевого вращения(сутки): 10 ч. 13 мин. 59 с. Период обращения вокруг Солнца (год): 29,4 земных года. Угол наклона к плоскости орбиты: 27. Угол наклона плоскости орбиты к эклиптике: 2,48. Среднее расстояние от Солнца: 9,58 а.е. (или 1429 млн. км). Орбитальная скорость: 9,6 км/с - она значительно ниже, чем у Юпитера, потому что медленнее вращаются планеты, находящиеся дальше от Солнца.

Атмосфера Сатурна

Светло-желтый Сатурн внешне выглядит скромнее своего соседа - оранжевого Юпитера. У него нет столь красочного облачного покрова, хотя структура атмосферы почти такая же.

За нулевую высоту, т.е. высоту, где кончается поверхность и начинается атмосфера, для Сатурна принят уровень, на котором происходит кипение метана, входящего в состав атмосферы. Газовая атмосфера Сатурна по высоте простирается примерно до 1000 км.

Атмосфера Сатурна состоит из водорода (93% по объёму) и гелия (7%). Кроме них присутствуют метан, этан, ацетилен, аммиак, фосфин, а также такие экзотические на Земле вещества, как арсин и германий.

ТРОПОСФЕРА (там температурный минимум) расположена на уровне давления около 0,1 атм. Выше тропосферы лежит СТРАТОСФЕРА - область атмосферы, где температура растет с высотой. В стратосфере на высоте 180-300 км над основным облачным слоем расположена оптически тонкая надоблачная дымка из мелких частиц замерзшего аммиака; дымка почти прозрачна. Еще выше лежит МЕЗОПАУЗА - область атмосферы с постоянной температурой. Начиная с уровня давлений 10-7 атм. температура атмосферы начинает быстро повышаться и к ТЕРМОСФЕРЕ достигает 800К (527С)

Ниже тропосферы просматривается слой толстой дымки, скрывающий рисунок нижних облаков. Эта дымка наиболее плотна в области экватора и становится тоньше к полюсам. Самые высокие облака в атмосфере Сатурна наблюдаются именно над экватором на высоте около 100 км над основным уровнем облаков. Недавние наблюдения Сатурна с помощью «Кассини» позволили также увидеть и глубокие облака, сложенные крупными частицами из водяного льда.

Атмосфера Сатурна находится в постоянном движении, что и приводит к образованию полос газа, параллельных диаметру планеты. Такие полосы есть и на Юпитере, но на Сатурне они не такие яркие. Считают, что полосы в атмосфере Сатурна обусловлены температурными перепадами.

Конвекция, вызванная внутренним теплом, а также быстрое вращение огромной планеты приводит к образованию сильных ветров. Вдоль экватора планеты проходит гигантское атмосферное течение шириной в десятки тысяч километров. Скорость ветра достигает 1500-1800 км/ч. Быстрее ветры только на Нептуне. Сила ветров ослабевает при удалении от экватора.

Бури и циклоны («Кассини» даже зафиксировал молнии) бушуют годами без перерыва, хотя они и не приводят к образованию таких гигантских атмосферных объектов, как Большое Красное Пятно на Юпитере. Но на Сатурне имеется своя загадка в виде Белого Пятна. Это постоянный вихрь циклонического типа. Этот феномен проявляется периодически, через промежутки в 28,5 года, когда северное полушарие Сатурна сильнее всего наклоняется к Солнцу.

В 2013 году были опубликованы данные, что причиной феномена является некий источник энергии, скрытый под слоями сплошной облачности. Инфракрасная съемка показала, что воздействие этой энергии привело к тому, что облака поднялись на 44 километра выше обычного уровня, а температура верхних слоев атмосферы повысилась на 60 градусов. В результате нагретые газы были вынесены конвективными потоками в верхние слои атмосферы, где столкнулись с постоянно дующими ветрами.

Ещё одно пятно - оранжевое. В сентябре 2004 «Кассини» зафиксировал большой и активный ураган в южном направлении Сатурна в виде оранжевых облаков, закрученных спиралью. Учёные назвали его «Ураган Дракона» из-за необычной формы. «Ураган Дракона» оказался долговечным циклоном, который периодически усиливается. Возможно, это гигантская гроза, подобно бурям на Земле.

В 2005 г. «Кассини» передал снимок необычного атмосферного явления вблизи северного полюса - шестиугольного шторма. Это геометрически правильный шестиугольник с поперечником в 25 тыс. км. Он вращается синхронно с вращением глубинных слоёв атмосферы и может послужить опорой в определении истинной скорости вращения Сатурна. На сегодняшний день не имеет строгого научного объяснения.

В южной полярной области Сатурна зарегистрированы полярные сияния, охватывающие область свыше 8000 км и сравнимые по интенсивности с земными.

Поверхность и внутреннее строение

В глубине атмосферы растут давление и температура, и водород постепенно переходит в жидкое состояние. Чёткой границы, отделяющей газообразный водород от жидкого, по-видимому, не существует. Как уже говорилось, поверхность начинается на том уровне, где происходит кипение метана. На глубине около половины радиуса планеты (около 30 000 км) давление в океане жидкого водорода достигает 3 млн атмосфер, и водород уже не может существовать в молекулярном состоянии. Он становится металлическим, хотя и по-прежнему жидким. Течения в этом металлическом океане создают довольно сильное магнитное поле Сатурна. В центре планеты находится массивное ядро (до 20 земных масс) из камня, железа и льда.



Откуда взяться льду в центре Сатурна, где температура 11 700 °C? Ведь хорошо знакомая нам кристаллическая форма воды обыкновенный лёд -- плавится уже при температуре 0°С при нормальном атмосферном давлении. Ещё «нежнее» кристаллические формы аммиака, метана, углекислого газа, которые учёные также называют льдом. Например, твёрдая углекислота (сухой лёд, используемый в различных эстрадных шоу) при нормальных условиях сразу же переходит в газообразное состояние, минуя жидкую стадию.

Но одно и то же вещество может образовывать различные кристаллические решётки. В частности, науке известны кристаллические модификации воды, отличающиеся друг от друга не меньше, чем печная сажа -- от химически тождественного ей алмаза. Например, так называемый лёд VII имеет плотность, почти вдвое превосходящую плотность обычного льда, и при больших давлениях его можно нагревать до нескольких сот градусов. Поэтому не стоит удивляться тому, что в центре Сатурна при давлении в миллионы атмосфер присутствует лёд, т.е. в данном случае смесь из кристаллов воды, метана и аммиака.

Сатурн - саморазогревающаяся система. Горячее ядро излучает в космос энергию в 2,5 раза больше той энергии, которую Сатурн получает от Солнца. Процессов в глубине, видимо, два - радиоактивный распад и механизм Кельвина ? Гельмгольца. Работу этого механизма можно представить довольно легко: планета охлаждается, давление в ней падает, и она немного сжимается, а сжатие создает дополнительное тепло. Впрочем, нельзя исключать и наличие других эффектов, создающих энергию в недрах Сатурна. Предполагается, что дополнительная часть тепла создаётся за счёт конденсации и последующего падения капель гелия через слой водорода (менее плотный, чем капли) вглубь ядра. Результатом является переход потенциальной энергии этих капель в тепловую.

По оценкам, область ядра имеет диаметр приблизительно 25 000 км.

По внутреннему строению и составу планета Сатурн сильно напоминает Юпитер.

Особенности системы Сатурна (обобщение)

Сила тяготения на газовом гиганте почти такая же, как и на Земле, из-за его небольшой плотности.

На Сатурне нет смены времён года в нашем понимании по причине большой удалённости от Солнца. В атмосфере планеты царит вечный холод, средняя температура составляет минус 170С. Тем не менее сезоны оказывают влияние на погоду планеты. На половине своей орбиты Северное полушарие получает больше солнечной радиации, а затем все меняется, и Южное полушарие купается в солнечном свете. Это создает огромные штормовые системы, которые значительно меняются в зависимости от расположения планеты на орбите.

Сатурн обладает наиболее чистой водородной атмосферой из всех планет Солнечной системы - 93,3% всего объёма. Водород на Сатурне находится в трёх состояниях - газообразном, жидком и металлическом.

Шар Сатурна сильно сплюснут. Его сжатие составляет около 10%. Экваториальный диаметр планеты равен -- 120536 км, а полярный -- 108 728 км. Это происходит из-за быстрого вращения: под действием центробежных сил планета сплюснута у полюсов и раздута вдоль экватора.

Итак, ледяной газовый гигант легче воды, с бурями, штормами, полярными сияниями и внутренним подогревом имеет ещё одну несомненную особенность - кольца.

Кольца

Как теперь установлено, все четыре газообразные планеты-гиганты Солнечной системы (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун) имеют кольца, но они рыхлые и мутные. Кольца Сатурна яркие и насыщенные.

Кольца Сатурна оставались загадкой для астрономов с тех самых пор, когда Галилео Галилей открыл их с помощью своего телескопа в 1610 году.

Кольца Сатурна расположены параллельно его экватору, а ось вращения Сатурна наклонена к плоскости орбиты почти на 27 градусов. Кроме того, орбита Сатурна наклонена к эклиптике на 2,5°. Значит, в процессе движения по своей орбите Сатурн показывает земному наблюдателю свои кольца под разным углом.

Ясно, что всю красоту и изящество колец Сатурна мы можем наблюдать тогда, когда мы видим их под максимальным углом. Когда же мы наблюдаем кольца под нулевым углом зрения, т.е. фактически с ребра, то в этом случае мы не увидим вообще никаких колец. Толщина всего комплекта колец составляет не более полутора километров, и при наблюдении колец под нулевым углом зрения кольца Сатурна выглядят тонкой сверкающей линией, которая подобна игле, пронзающей диск планеты. Но чтобы заметить эту «иглу», требуется телескоп с мощнейшей оптикой.

Поскольку период обращения Сатурна составляет около 30 лет, то примерно через каждые 15 лет бывает кратковременный период, когда кольца невидимы. Последний раз такой период пришелся на середину 2009 года. Наибольший угол поворота колец Сатурна к земному наблюдателю будет достигнут к середине 2016 года (то есть, совсем скоро). Вот тогда можно будет увидеть кольца во всей их красе и величии.

Кольца состоят из фрагментов льда и каменистых пород. Фрагменты эти имеют самые разные форму и размеры: одни из них не превышают крупинки соли, другие достигают величины небольшого дома. Частицы носятся со скоростью до 60 тыс. км/час. Если частица размером с песчинку, движущаяся со сверхзвуковой скоростью, попадёт в космический аппарат, это будет как выстрел из ружья в упор (см. Гипотезу). Ледяные частицы, сталкиваясь, слипаются или раскалываются, а на сломах лёд чистый. Происходит постоянное обновление, поэтому кольца такие яркие и мерцающие. Весь комплект колец Сатурна отражает больше света, чем диск самой планеты.

Происхождение колец Сатурна

Как же возникли кольца? Одной из версий является столкновение гигантской глыбы льда, прилетевшей из космоса, с астероидом или кометой, находившейся вблизи поверхности Сатурна. От удара льдина распалась на бесчисленное количество частиц, которые под действием гравитации планеты выстроились в концентрические кольца. Существует разновидность этой версии, в которой кольца были образованы от разрушившихся спутников планеты. Это явление можно сейчас наблюдать на Марсе. Его спутник Фобос слишком приблизился к поверхности красной планеты. Как только он пересечет так называемый «предел Роша», он неминуемо рассыплется на куски, которые также могут стать кольцами вокруг Марса. (в космосе; интересно про Марс)

Но большинство астрономов придерживаются другой версии. Они предполагают, что планеты, их спутники и кольца формировались одновременно. Во время зарождения Солнечной системы гигантское облако газа и пыли окружало молодое Солнце. Из этого космического «стройматериала» формировались планеты и спутники. Но спутники могли уцелеть только на отдалении от поверхности планеты, иначе сила ее гравитации быстро их разорвет. Мелкие частицы, не сцепляясь в «комья» спутников, продолжали кружиться вокруг планеты, пока не распались на отдельные кольца.

Описание колец



Всего 7 основных колец, каждое из которых является множеством тонких колец. Именуются основные кольца в алфавитном порядке, в той последовательности, в которой они были открыты. Если расположить кольца по мере их удаления от Сатурна, то мы получим ряд: D,C,B,A,F,G,E. Они разделены промежутками, где почти нет вещества. Кольца делятся на следующие части. Два наиболее плотных кольца обозначаются как А и В, они разделены самым широким промежутком - щелью Кассини, за ними следует кольцо C. После 3-х основных колец, идут меньшие, пылевые кольца, открытые «Вояджером»: D, G, Е, а также кольцо F, которое является самым тонким. Некоторые промежутки колец именованы. Каждое кольцо вращается с различной скоростью по отношению к планете. Внутренние кольца вращаются быстрей, чем внешние, согласно закону Кеплера (чем орбита вращения ближе к центральному телу, тем скорость выше; чем дальше, тем медленней). Средняя плотность колец настолько низка, что сквозь них просвечиваются звезды. Расстояние от центра Сатурна до края последнего кольца 482 000 км. У каждого кольца свои особенности. Кольцо А почти прозрачно, через него легко проходит свет, В - плотное, насыщенное материалом; С - ещё более прозрачное, чем А; D- почти неразличимо, внутренняя его часть заканчивается в верхних слоях атмосферы Сатурна. Особенно интересно искривлённое кольцо F. Оно самое тонкое. Часть мелких составляющих его колец перевиты друг с другом, как шнурок. Объясняют это гравитационным влиянием спутников-«пастухов» Прометея и Пандоры. Кольцо G тусклое и прерывистое. Кольцо Е самое широкое - 300 000 км в ширину. По результатам исследований «Кассини» известно, что состав кольца Е подпитывается выбросами ледяных гейзеров Энцелада.

В кольце B обнаружили новый структурный элемент - радиальные образования, получившие названия "спиц" из-за внешнего сходства со спицами колеса. Они также состоят из мелкой пыли и расположены над плоскостью кольца. (картинка гиф)

Ширина колец равна 400 тыс. км, толщина их, по разным данным, от 10 метров до 1,5 км. А не так давно обнаружено, что на кольцах возникают скопления вроде ледяных гор, до 3 км в высоту! И это тоже является влиянием близких спутников.

Наука не считает систему колец Сатурна абсолютно стабильной, потому что вещество, из которого они состоят, всё-таки постепенно замещается веществом разрушающихся астероидов или других небесных тел, попадающих в гравитационное поле Сатурна. По мнению учёных, со временем кольца исчезнут, они попросту войдут в планету.

Спутники

На сегодняшний день у Сатурна известно 62 естественных спутника, 53 из них имеют собственные названия, 12 из них - больше 100 км в диаметре. Большая часть спутников имеет небольшие размеры и состоит из горных пород и льда, потому они яркие.



Крупнейший спутник Сатурна - Титан, второй по размеру спутник в Солнечной системе после Ганимеда (спутник Юпитера). Он также крупнее Меркурия.

Титан - единственный спутник, кроме собственно земного, который подвергся изучению. 14.01.05. зонд Гюйгенс достиг поверхности луны.

Титан - один в Солнечной системе спутник, имеющий атмосферу. Плотность её выше земной. Атмосфера Титана состоит примерно из 95% азота с примесью метана. Поверхность затянута облаками толщиной более 300 км. Снаружи Титан - это большой мутный оранжевый шар. Температура поверхности -178 С. Здесь есть речные каналы, ведущие к метановым озёрам. Есть ветры. В экваториальном районе Титана, как показал радар, на сотни км тянутся дюны высотой в 100 м, их разделяют километры, и все они образуют огромное море дюн. Возможно, здесь есть залежи твёрдого углеводорода. Поверхность будто покрыта гелем; поэтому посадка зонда Гюйгенс была мягкой.

Япет и Феба - самые дальние из крупных спутников Сатурна. Одна сторона Япета обильно усыпана кратерами и имеет темный, почти черный цвет, возможно, от попадания пыли с соседней Фебы. Другая сторона, постоянно повёрнутая к Сатурну, оказывается почти гладкой и белой, яркость её в пять раз превышает яркость Сатурна.

Поверхность Реи, второго после Титана по размерам спутника Сатурна, покрыта многочисленными кратерами и напоминает равнинные места на поверхности Луны. В ноябре 2010 года «Кассини» с помощью спектрометра обнаружил на Рее разрежённую атмосферу в виде тонкой оболочки, содержащую кислород и углекислый газ - впервые такое вне Земли.

Спутник Диона отличается самой высокой (после Титана) плотностью вещества. На одной стороне видны кратеры диаметром от 50 до 100 км, пересекающиеся светлыми полосами. На другой стороне полосы не просматриваются, яркость поверхности равномерная, видны равнинные участки с небольшим количеством кратеров.

Спутник Тетис почти целиком состоит из водяного льда. Поверхность Тетиса покрыта многочисленными кратерами.

Мимас - ближайший к Сатурну крупный спутник. Он имеет огромный кратер на одной стороне, который появился в результате столкновения такой силы, что почти расколол луну на 2 части.

Гиперион имеет необычную сжатую форму и вращается хаотично, вероятно, в связи с недавним столкновением.

Пан вращается в пределах основных колец и помогает вычищать частицы кольца из узкого пространства, известного как деление Энке.

Каждый из спутников Сатурна несет в себе уникальную историю. Две из лун вращаются в пробелах между основными кольцами. Некоторые, такие как Прометей и Пандора, взаимодействуют с кольцевым материалом, сдерживая его на своих орбитах. Некоторые небольшие спутники оказались в ловушке на одинаковых орбитах, как Тетис и Диона. Янус и Эпиметей иногда проходят близко друг к другу, в результате чего они периодически обмениваются орбитами.

Ещё один удивительный объект системы Сатурна - Энцелад. Это крошечный спутник изо льда и камня диаметром около 500 км, как 1/8 Луны. Но он активен. Его активность была открыта в 2005 году по одной фотографии Кассини - из Энцелада выходили струи. С тех пор было найдено много гейзеров на Южном полушарии.

На снимках мы видим большие трещины протяжённостью примерно 135 км. В 4-х геологически активных районах насчитали 20-21 гейзер. Энцелад подогревается приливами Сатурна. По мере того, как Энцелад вращается, лёд внутри приходит в движение, и трение создаёт большое количество тепла, которое заставляет лёд таять. Вода и пар выходят сквозь трещины, и возникают гейзеры. Они извергают пар на сотни км вверх, т.к. гравитация очень низкая и нет атмосферы, которая бы пар удерживала. Они и питают кольцо Е. Яркость Энцелада оттого, что он покрыт свежевыпавшим снегом - льдом из гейзеров.

В 2014 году вышла новая информация: у планеты Сатурн может появиться 63-й естественный спутник. На новых снимках, присланных космическим зондом, видно яркое пятно на внешней стороне кольца А Сатурна. (картинка) По мнению ученых, аппарату удалось стать свидетелем рождения нового космического тела. Диаметр зарождающегося спутника составит всего километр.

Исследование Сатурна космическими аппаратами

Первой пролетала около Сатурна автоматическая межпланетная станция «Пионер-11», перед этим исследовавшая Юпитер. Это было в 1979 г. Приблизившись к планете на расстояние 20 900 км, «Пионер-11» открыл кольцо F и измерил температуру поверхности планеты, после чего аппарат навсегда ушёл из Солнечной системы.

Вторым космическим аппаратом был «Вояджер-1». Сначала он долетел до Юпитера, затем в ноябре 1980 года приблизился к Сатурну на расстояние 64 000 км. На Землю были переданы данные об основных спутниках.

«Вояджер-2» - третий космический аппарат, хотя пролетел около Сатурна несколько раньше «Вояджера-1». Запущен аппарат был в 1977 году, его целью было исследование четырёх планет - Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна во время «парада планет», который бывает раз в 200 лет. «Вояджер_2» пополнил сведения о Сатурне и его спутниках.

Сегодня в системе Сатурна работает АМС «Кассини». Автоматический космический аппарат «Кассини-Гюйгенс» - это совместный проект НАСА и Европейского и Итальянского космических агенств. Он предназначен для исследования планеты Сатурн, колец и спутников. Аппарат состоит из орбитальной станции -- искусственного спутника Сатурна Кассини и спускаемого аппарата с автоматической станцией Гюйгенс, предназначенной для посадки на Титан. Станция "Кассини" была запущена 15 октября 1997 года. Чтобы выйти на орбиту Сатурна, аппарат Кассини выполнил манёвр торможения и пролетел точно сквозь щель между тонкими внешними кольцами F и G. В качестве меры безопасности при пересечении плоскости кольца инструменты и камеры на борту космического корабля были временно отключены (таким образом, я получил подтверждение своей гипотезе). Это произошло 1 июля 2004 года. А 14 января 2005 года вошёл в атмосферу Титана и обеспечил мягкую посадку автоматической станции на его поверхность. Миссия Кассини-Гюйгенс неоднократно продлевалась, сейчас программа продлена до 2017 года.

Возможность летать вокруг планеты, следить за системой и всеми её элементами в течение долгого периода времени - это наилучший способ изучения небесных тел. Ежедневно учёные обрабатывают полученную информацию. Стартовая масса аппарата Кассини 6250 кг. Помимо камер там есть радар, который посылает сквозь облака радиоволны и, получив эхо от поверхности, даёт её изображение. Есть спектрометры, измеряющие состав газов, и инфракрасные приборы, измеряющие температуру, - Кассини великолепно оснащённый космический аппарат.

Кроме того, космический телескоп «Хаббл» вот уже 23 года предоставляет великолепные снимки, среди которых и изображения Сатурна.

Что же нашли учёные?

С давних времён люди верили, надеялись и одновременно опасались, что мы не одни во Вселенной. И сегодня учёные ищут признаки жизни в Галактике. Но, оказывается, есть сюрпризы и в нашей Солнечной системе.

Состав атмосферы Титана очень схож с составом атмосферы только что возникшей Земли 4 млрд. лет назад. Это тщательно изучается в лабораториях НАСА. Опыт показал, что атмосфера Титана под воздействием солнечного света начинает вырабатывать органические смеси - к вопросу о жизни вне нашей планеты это потрясающий факт. Эти органические смеси опускаются на поверхность Титана, и они могут обеспечивать энергией какой-то новый вид жизни. Нужны дальнейшие исследования.

Кроме того, метан - компонент природного газа, также как пропан и бутан. На Титане много лёгкого углеводорода, который при контакте с кислородом сгорает и выделяет энергию. Такой энергии хватило бы, чтобы обеспечить потребности Земли на очень долгое время. Невероятно большие запасы газа на Титане было бы здорово собрать и доставить на Землю. Но это потребовало бы настолько огромных затрат, что было бы неэффективно.

Некоторые учёные считают, что поиски жизни надо начать на Энцеладе, на это предположение наводит наличие воды. Жизнь может существовать в жидком океане под поверхностью. Возможно, там много других молекул; многое говорит о том, что внутри спутника происходят химические реакции. Возможно там есть своя биология, и надо просто вглядеться. Состав выходящих гейзерных газов известен - углерод, азот, всё то, что нужно для существования жизни. Тепло от трения или приливное тепло внутри - всех этих элементов достаточно для жизни, если бы она там возникла. И речь идёт о микробах - это максимум того, на что можно рассчитывать на спутнике, подобном Энцеладу.

Священный Грааль современных планетарных исследований - поиск такой среды в Солнечной системе, где жизнь возможно только началась, и мы её обнаружим.



Заключение

Смысл исследований

Учёные пришли к важному выводу: если мы когда-нибудь найдём в нашей Солнечной системе жизнь, она будет бактериальной или чем-то вроде этого. Но даже обнаружение таких форм жизни было бы огромным событием. Это изменило бы представление о Солнечной системе, о Вселенной и о нас самих.

Соотнося информацию, получаемую от «Кассини», с процессами на Земле, мы лучше понимаем тайны своей собственной планеты. Изучение атмосферы Титана, похожей на атмосферу юной Земли, приблизит нас к пониманию, какой была наша планета.

Это часть нашей истории. Понять, как образовалась наша Солнечная система, значит понять, как мы сюда попали, понять природу других планет Солнечной системы - ведь они наши соседи.

Контакт «Кассини» с Сатурном приблизит нас к разгадке тайн этой планеты. Это сложно и потребует много времени, и вряд ли будет разгадано всё. Но наблюдать с орбиты за такой прекрасной планетарной системой, как Сатурн, является счастьем и для учёных, и для любителей астрономии.

Земля - часть Вселенной, и мы хотим знать, каково наше место в ней. Мы не получим ответа, изучая только Землю.

Мои впечатления

Завершив своё ознакомительное изучение системы Сатурна, я узнал очень много нового. О чём-то я уже слышал, но многие моменты оказались неожиданными. Я получил ответы на свои вопросы. С огромным интересом и удовольствием я постигал новую информацию; теперь мой интерес к астрономии усилился, а мои намётки на будущее приобрели новые оттенки. Также я понял: когда углубляешься в изучение какой-либо темы, жизнь меняется, становится интересней, а жажда знаний только увеличивается.



Источники

1. Е.П. Левитан. Астрономия. М. Просвещение 2005

2. Земля и Вселенная. Энциклопедия. М. Махаон 2011

Интернет-ресурсы

3. http://znaniya-sila.narod.ru/;

4. http://galspace.spb.ru/;

5. http://ukhtoma.ru/;

6. http://v-kosmose.com/;

7. http://spacegid.com/;

8. http://mirkosmosa.ru/;

9. http://fototelegraf.ru/;

10. http://www.astronews.ru/;

11. http://saturn.jpl.nasa.gov/;

12. https://ru.wikipedia.



Приложение

Словарь незнакомых терминов

ЭКЛИПИКА - большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение Солнца. Соответственно плоскость эклиптики -- плоскость вращения Земли вокруг Солнца (земной орбиты).

КОНВЕКЦИЯ - (лат. «перенесение») -- вид теплопередачи, при котором внутренняя энергия передается струями и потоками жидкости или газа.

РАДИОАКТИВНЫЙ РАСПАД - самопроизвольный распад атомных ядер путём испускания элементарных частиц.

МЕХАНИЗМ КЕЛЬВИНА-ГЕЛЬМГОЛЬЦА - астрономический процесс, происходящий при остывании поверхности звезды или планеты. Остывание приводит к падению давления из-за чего планета или звезда сжимается, что в свою очередь приводит к разогреванию ядра.

ЗАКОН КЕПЛЕРА - чем орбита вращения ближе к центральному телу, тем скорость выше; чем дальше, тем медленней.

«ПРЕДЕЛ РОША» - радиус круговой орбиты спутника, обращающегося вокруг небесного тела, на котором приливные силы, вызванные гравитацией центрального тела, равны силам самогравитации спутника. Спутники с нулевой собственной прочностью, обращающиеся на орбитах ниже предела Роша, неустойчивы и разрушаются приливными силами.

Опрос одноклассников

Я провёл опрос среди одноклассников по теме «Астрономия в моей жизни», чтобы выявить интерес и познания. В опросе приняли участие 31 человек. Вот текст анкеты:

1. Интересна ли тебе астрономия?

а) всё очень интересно, люблю читать и смотреть научные фильмы;

б) безразлична;

в) некоторые сведения (например, о затмении) интересуют.

2. Какой по счёту планетой от Солнца является Сатурн?

а) 4-ой; б) 6-ой; в) 8-ой.

3. Есть ли кольца у других планет Солнечной системы?

4. а) нет; б) есть у всех; в) есть у некоторых (назови планеты, если знаешь)

5. Сатурн это:

а) газовый гигант; б) ледяной гигант; в) жёлтый карлик.

6. Хотел бы ты посмотреть в телескоп?

а) я смотрел; б) мечтаю; в) безразлично.

Ответы показывают, что интерес к астрономии имеют почти все, за исключением 4 человек. Лишь один ученик назвал Сатурн 4-м от Солнца. Почти все знают, что Сатурн не один имеет кольца, но назвать все планеты никому не удалось. Большинство правильно назвали Сатурн газовым гигантом, но несколько человек считают его ледяным гигантом и даже жёлтым карликом. Многие мечтают посмотреть в телескоп, а 9 человек уже смотрели; 8 человек безразличны.

Опрос показал, что вопросы астрономии популярны у учащихся, при этом значительная часть ребят имеет углублённый интерес.

Размещено на Allbest.ru

...