САТУРН

САТУРН шестая по расстоянию от
Солнца большая планета Солнечной системы; астрономич. знак h. С. относится
к числу планет-гигантов. Большая полуось орбиты С. (его ср. расстояние
от Солнца) составляет 9,54 а. е., или 1,43 млрд. км. Эксцентриситет
орбиты С. 0,056 (наибольший среди планет-гигантов). Угол наклона плоскости
орбиты С. к плоскости эклиптики равен 2°29'. Полный оборот вокруг Солнца
(сидерич. период обращения) С. совершает за 29,458 лет со ср. скоростью
9,64 км/сек. Синодич. период обращения равен 378,09 сут. На
небе С. выглядит как желтоватая звезда, блеск к-рой меняется от нулевой
до первой звёздной величины (в ср. противостоянии). Большая изменчивость
блеска связана с существованием вокруг С. колец; угол между плоскостью
колец и направлением на Землю меняется в пределах от 0 до 28°, и земной
наблюдатель видит кольца под разным углом, что и определяет изменение блеска
С. Видимый диск С. имеет форму эллипса с осями 20,7" и 14,7" (в ср. противостоянии).
В верх, соединении с Солнцем видимые размеры С. на 25% меньше, а блеск
на 0,48 звёздной величины слабее. Визуальное альбедо С. равно 0,69.

Эллиптичность диска С. отражает его сфероидальную
форму, к-рая является следствием быстрого вращения С.: период его вращения
вокруг своей оси равен 10 ч 14 мин на экваторе, 10 ч 38
мин
на умеренных широтах и 10 ч 40 мин на широте ок. 60°. Ось вращения
С. наклонена к плоскости его орбиты на 63°36'. В линейной мере экваториальный
радиус С. составляет 60 100 км, полярный - 54600
км (точность
ок. 1%), а сжатие равно 1 : 10,2. Объём С. превышает объём Земли в 770
раз, а масса С. в 95,28 раз больше земной (5,68 -10²⁶кг),
так что ср. плотность С. составляет 0,7 г /см³ - вдвое
меньше плотности Солнца. По отношению к Солнцу масса С. составляет 1 :
3499. Ускорение силы тяжести на поверхности С. на экваторе равно 9,54
м/сек².
Параболич. скорость (скорость убегания) на поверхности С. достигает
37 км/сек.

На диске С. видно мало деталей, даже при
рассматривании его в наилучших условиях. Видны лишь параллельные экватору
светлые и тёмные полосы, на к-рые изредка накладываются тёмные или светлые
пятна, с помощью к-рых и определяется вращение С.

Темп-pa поверхности С. по измерениям теплового
потока, исходящего из планеты в инфракрасной области спектра, определяется
от -190 до -150 °С (что выше равновесной темп-ры -193 °С), соответствующей
получаемому от Солнца потоку тепла. Это свидетельствует о том, что в тепловом
излучении С. есть доля собственного глубинного тепла, что подтверждается
и измерениями радиоизлучения.

Различие угловых скоростей вращения С.
на разных широтах свидетельствует о том, что наблюдаемая с Земли его поверхность
есть лишь верхний облачный слой атмосферы. О внутр. строении С. можно составить
нек-рое представление на основании теоретич. исследований. Наблюдаемые
возмущения в движении спутников С., будучи сопоставлены со сжатием его
фигуры и ср. плотностью, позволяют определить приблизит, ход давления и
плотности в недрах С. (см. Планеты). Очень малая ср. плотность С.
говорит за то, что он, как и другие планеты-гиганты, состоит преим. из
лёгких газов - водорода и гелия, к-рые преобладают и на Солнце. Предположительно
в состав С. входят водород (80%), гелий (18%), более тяжёлых элементов,
сконцентрированных в ядре планеты, всего лишь 2%. Водород до глубин ок.
половины радиуса находится в молекулярной фазе, а глубже под влиянием колоссальных
давлений переходит в фазу металлическую. В центре С. темп-ра близка к 20
000 К.

Химич. состав атмосферы, находящейся над
облачным слоем С., определяется по линиям поглощения в спектре планеты.
Главную её часть составляет молекулярный водород (40 км-атм), безусловно
присутствует метан СНкм-атм), предполагается
существование аммиака (NHg), хотя возможно, что в форме аэрозолей он присутствует
в облаках. Имеются основания предполагать, что и в атмосфере С. есть гелий,
спектроскопически не проявляющий себя в доступной нам области спектра.
Магнитное поле у С. не обнаружено.

Примечательной особенностью планеты являются
кольца Сатурна - концентрич. образования различной яркости, как бы вложенные
друг в друга, и образующие единую плоскую систему небольшой толщины, располагающуюся
в экваториальной плоскости С. Кольцо вокруг С. впервые наблюдал Г. Галилей
в
1610, но из-за низкого качества телескопа он принял видимые по краям планеты
части кольца за спутники С. Правильное описание кольца С. дал X.
Гюйгенс
(1659), а Дж. Кассини вскоре показал, что оно состоит из двух
концентрических составляющих - колец А и В, разделённых тёмным промежутком
(т. н. "делением Кассини"). Много позже (в 1850) амер. астроном У. Бонд
открыл внутреннее слабо светящееся кольцо (С), а в 1969 было обнаружено
ещё более слабое и близкое к планете кольцо D. Яркость кольца D не превышает
1/20 яркости самого яркого кольца - кольца В. Кольца расположены на следующих
расстояниях от планеты: А - от 138 до 120 тыс. км, В - от 116 до
90 тыс. км, С - от 89 до 75 тыс. км и D - от 71 тыс. км
почти
до поверхности С.

Природа колец С. стала ясной после того,
как англ, физик Дж. Максвелл (в 1859) и рус. математик С. В. Ковалевская
(в 1885) разными методами доказали, что устойчивым существование кольца
вокруг планеты может быть только в том случае, если оно состоит из совокупности
отдельных малых тел: сплошное твёрдое или жидкое кольцо было бы разорвано
силой притяжения планеты.

Этот теоретич. вывод в кон. 19 в. был эмпирически
подтверждён независимо друг от друга А. А. Белопольским (Россия), Дж. Килером
(США) и А. Деланд-ром (Франция), к-рые сфотографировали спектр С. с помощью
щелевого спектрографа и на основе эффекта Доплера - Физо обнаружили, что
внешние части кольца С. вращаются медленнее, чем внутренние. Измеренные
скорости оказались равными тем, к-рые имели бы спутники С., если бы они
находились на тех же расстояниях от планеты.

В течение 29,5 лет с Земли кольца С дважды
видны в макс, раскрытии и дважды наступают периоды, когда Солнце и Земля
находятся в плоскости колец, и тогда кольца либо освещаются Солнцем "с
ребра", либо оно для земного наблюдателя видно "с ребра". В этот период
кольца почти совсем не видны, что свидетельствует об их очень малой толщине.
Разные исследователи, основываясь на визуальных и фотометрич. наблюдениях
и их теоретич. обработке, приходят к заключению, что ср. толщина колец
составляет от 10 см до 10 км. Конечно, кольцо такой толщины
увидеть с Земли "с ребра" невозможно. Размеры твёрдых тел в кольцах оцениваются
от 10^-1 до 10³ см с преобладанием глыб диаметром
ок. 1 м, что подтверждается и наблюдаемым отражением радиоволн от
колец С.

Химич. состав вещества колец, по-видимому,
одинаков у всех четырёх составляющих, различна в них только степень заполнения
пространства глыбами. Спектр колец С. существенно отличен от спектра самого
С. и освещающего их Солнца; спектр указывает на повышенную отражат. способность
колец в ближней инфракрасной области (2,1 и 1,5 мкм), что соответствует
отражению от льда Н2О. Можно считать, что тела, образующие кольца С., либо
покрыты льдом или инеем, либо состоят из льда. В последнем случае массу
всех колец можно оценить в 10²⁴ г, т. е. на 5 порядков меньше
массы самой планеты. Темп-pa колец С., по-видимому, близка к равновесной,
т. е. к 80 К.

С. имеет десять спутников. Один из них
- Титан - имеет размеры, сравнимые с размерами планет; его диаметр
равен 5000 км, масса 2,4-10⁴ массы С., он обладает атмосферой,
имеющей в своём составе метан. Самый близкий к планете спутник - Янус,
открытый
в 1966: он обращается вокруг планеты за 18 ч, на ср. расстоянии
160 тыс. км; его диаметр ок. 220 км. Самый далёкий спутник
- Феба; обращается вокруг С. в обратном направлении на расстоянии
ок. 13 млн. км (см. Спутники планет). Илл. см. на вклейке
к стр. 605.

Лит.: Ш а р о н о в В. В., Природа
планет, М., 1958; Мороз В. И., Физика планет, М., 1967; Бобров М. С., Кольца
Сатурна, М., 1970; Физические характеристики планет-гигантов, А.-А., 1971;
Жарков В. Н-, Внутреннее строение Земли, Луны и планет, М., 1973.
Д.
Я. Мартынов.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я