Saturn haqqinda melumat
Saturn Günəş sistemindəki 6-cı planetdir. Göyə baxarkən bir neçə başqa planet kimi adi gözlə görülə bilən və teleskopun köməyi ilə möhtəşəm halqaları görünən Saturn Günəş sisteminin ən məşhur planetləri arasındadır. Günəşə ən yaxın nöqtəsində 1,3 milyard kilometr, ən uzaq nöqtəsində isə 1,5 milyard kilometr məsafədə orbitində olan planetin ilk müşahidəsi haqqında dəqiq məlumat yoxdur.
Saturn haqqinda melumat
Qədim Roma və Yunan tarixində müşahidə edilən, Babil astronomlarının yaratdığı ox və hərəkət qeydlərinin kəşfi ilə birlikdə mif və əfsanələrə mövzu olan Saturn müasir dünyada Qalileo Qaliley tərəfindən kəşf edilmişdir.
Qalileo Saturnu müşahidə edərkən Saturnun məşhur halqalarının onun peykləri olduğunu düşünmüş, hətta peyk olduğunu düşündüyü halqaların müşahidələri zamanı zaman-zaman şəklini dəyişdiyini və yoxa çıxdığını düşünmüşdü. Bu, Yerdən baxanda görünən Saturnun oxunun əyilməsi ilə əlaqədar idi. Qalileonun tərifindəki səhv 45 il ərzində diqqətdən kənarda qaldı.
Saturnun halqaları ilə aydın müşahidəsi 17-ci əsrə aiddir. Çünki Saturn adi gözlə və ya sadə teleskoplarla asanlıqla görülə bilən bir planet olsa da, onun halqalarını aydın şəkildə təhlil etmək üçün diametri ən azı 15 mm olan teleskop tələb olunur. Buna görə də Saturnun halqaları və hətta peyki ilə qeydi Qalileodan 45 il sonra Hollandiyalı astronom Kristian Huygens tərəfindən 1659-cu ildə aparılmış müşahidələrə əsaslanır.
Saturnun adı haradan gəlir?
Saturn; Adını Qədim Romada Yupiterin atası və sərvət və əkinçilik tanrısı kimi tanınan Saturnun şərəfinə almışdır. Romalılar Saturn planeti üçün şənbəni Sāturni diēs (Saturnun günü) adlandırdılar. Bu ad hal-hazırda ingilis dilində “saturday” kimi tanınır.
Saturnun yaranması
Qaz nəhəngi planetlərin əmələ gəlməsinin əsas amili milyonlarla il ərzində ulduzların ölümündən qalan elementlərin birləşməsidir. Əslində bütün planetlər bu şəkildə əmələ gəlir, lakin qaz nəhəngi planetlər qayalı nüvənin əmələ gəlməsindən sonrakı 1-8 milyon il müddətində ətraflarına hidrogen və helium qazlarının daxil edilməsi ilə əmələ gəlir.
Prosesi ümumiləşdirsək, zaman keçdikcə mühitdəki aşağı sıxlıqlı hidrogen və helium qazları yüksək cazibə qüvvəsinin təsiri altında bu nüvələri əhatə edirdi. Bu yığılma nüvənin və qaz sferasının kütlələri bərabərləşənə qədər davam edir.
Nəticədə Günəşin orbitinin daxili hissələrində bərk və kiçik planetlər, orbitin xarici hissələrində isə yer planetlərindən yüz dəfələrlə böyük olan qaz nəhəngi planetlər əmələ gəlir. Saturn Günəş sisteminin xarici orbitində əmələ gələn qaz nəhəngi planet olduğundan onun əmələ gəlməsi prosesinin nəzəriyyəsini bu şəkildə ümumiləşdirmək olar.
Saturnun halqaları
Saturnun möhtəşəm halqalarının əmələ gəlməsi ilə bağlı qəbul edilmiş dəqiq bir nəzəriyyə yoxdur. O qədər ki, bu üzüklərin yaşı ilə bağlı nəzəriyyədən nəzəriyyəyə böyük dəyişikliklər var. Bununla belə, mövcud elmi nailiyyətlər sayəsində biz bilirik ki, halqaların məzmunu əsasən buz hissəciklərindən və mikrometrdən kilometrə qədər geniş ölçülərə malik qaya hissəciklərinin izlərindən ibarətdir. Üzüklərin müəyyən edilməsi və formalaşması ilə bağlı bir neçə nəzəriyyəyə baxaq.
Galileo Müşahidəsi
Daha əvvəl də qeyd etdiyimiz kimi, Qalileo Saturnun halqalarını onun peykləri olaraq təyin etdi. Qalileo bu müşahidəni “Toskana hersoqu” əsərində belə yazmışdır:
“Saturn planeti tək deyil, demək olar ki, bir-birinə toxunan və bir-birinə nisbətən heç vaxt hərəkət etməyən və dəyişməyən üç planetdən ibarətdir. Bürclərə paralel bir xəttdə düzülürlər və ortada olan (Saturnun özü) yanlarda olanlardan təxminən üç dəfə hündürdür”.
Bu qeyddən sonra Qalileo Saturnun üzüklərini də Saturnun qulaqları kimi təsvir etdi. Ancaq bu vəziyyətdən sonra 1612-ci ildə Yer Saturnun halqalarının qarşısından keçib onları görünməz hala gətirəndə Qalileonun təəccübü belə ifadə edildi:
“Bu qədər təəccüblü, bu gözlənilməz və yeni bir vəziyyətdə nə deyəcəyimi bilmirəm”.
Bunun üzərinə mifologiyada Saturnun övladlarının onu devirəcəklərini anlayanda onun yemək yediyinə dair peyğəmbərliyi düşünərək soruşdu: “Saturn öz uşaqlarını uddumu?” dedi. Sonra, 1613-cü ildə halqalar yenidən görünəndə, daha da çaşqın oldu.
Bu olduqca normaldır; çünki bu müşahidə Qalileonun səhvi deyil, teleskopun obyektiv diametrinin yaratdığı bir vəziyyət idi. Saturn Yerdən müşahidə edildikdə ulduz kimi parıldayan möhtəşəm bir göy cismi olsa da, onun halqaları çox kiçik idi. Buna görə də onu 15 mm diametrli teleskopla müşahidə etmək və ən azından halqaların peyk deyil, planetin ətrafında fırlanan disk olduğunu ayırd etmək lazım idi. Qalileonun səs yazısı növbəti 45 il ərzində qəbul ediləcəkdi.
Christopher Wrenin uğursuz müşahidəsi
1657-ci ildə Londonun Gresham Kollecinin Astronomiya professoru Kristofer Vren 1652-ci ildə Saturn planetinin görünüşünü izah etmək üçün teleskopu ilə müşahidələr aparırdı. Müşahidələri nəticəsində o, Saturnun halqaları olduğunu düşünüb və De corpore saturni-də yazıb.
Lakin o, bu halqaların planetdən ayrı fiziki formasiya olub-olmadığını, yoxsa planetlə eyni mənbədən gəldiyini, yoxsa planetlə əlaqəli formasiyalar olduğunu başa düşə bilmədi. Wren bununla məşğul olarkən, az sonra haqqında danışacağımız Huygens artıq üzüklərlə bağlı araşdırma dərc etmişdi və Wren bu işin öz fikrindən daha yaxşı olduğunu etiraf etdi. Ona görə də o, “De corpori saturni”də öz fərziyyəsindən başqa heç bir əsəri çap etdirə bilmədi.
Huygensin halqaların müşahidəsi və təsviri
Huygens halqaları olduğu kimi müşahidə edən, təsvir edən və sonra onları nəşr edən ilk astronom idi. 1655-ci ildə qardaşı Constantin Huygens ilə birlikdə hazırladıqları lensin köməyi ilə Saturnu və onun halqalarını daha ətraflı müşahidə etdilər. Əslində, üç il sonra bu müşahidələr nəticəsində Saturnu Annuto cingitur, tenui, plano, nusquam coherente, ad eclipticam inclinato, yəni nazik, düz, halqalı, müstəqil, əyilmiş oxu ilə müəyyən etdi. “Systema Saturnium” əsərində (1659) Saturnun halqalarının kəşfi ilə yanaşı, Titan adlı bir peyk də kəşf etdi və Günəş Sisteminin ölçü baxımından ilk təfərrüatlı eskizini hazırladı.
Halqa deyil halqalar
Huygensdən sonra Giovanni Domenico Cassini 1675-ci ildə apardığı müşahidələr nəticəsində Saturndakı diskin tək halqa deyil, aralarında boşluq olan çoxlu halqalar olduğunu müəyyən etdi. Bu boşluqların ən böyüyü sonradan Cassini Division adlandırıldı. Cassini Divizionu A halqası ilə B halqası arasında 4800 kilometr genişlikdə olan bölgədir.
Cassinidən çox sonra Pierro-Simon Laplace 1787-ci ildə vahid bərk halqanın qeyri-sabit olacağını sübut etdi və halqaların çoxlu sayda kiçik hissəciklərdən ibarət olduğunu irəli sürdü.
Laplasdan çox sonra məşhur Ceyms Klerk Maksvell; O, amorf bərk halqanın, halqaların və ya daimi maye halqanın sabit quruluşa malik ola bilməyəcəyini irəli sürdü. Bu halda, bütün halqa Saturn ətrafında fırlanan kiçik müstəqil hissəciklərdən ibarət idi. Sonra Sofiya Kovalevskaya da Saturnun halqalarının maye halqalar ola bilməyəcəyini kəşf etdi.
Maksvelldən xeyli sonra, 1895-ci ildə Allegheny Rəsədxanasında Ceyms Kieler və Pulkova Rəsədxanasında Aristarx Belopolski spektroskopik tədqiqatlar vasitəsilə Maksvellin təhlilini əsaslandırdılar.
Müasir müşahidələr
Texnologiya artdıqca kosmos tədqiqatları sürətləndi. Bu yolla dörd kosmik gəmi ilə Saturn haqqında daha ətraflı müşahidələr əldə edə bildik.
Bunlardan birincisi Pioneer 11 adlı kosmik gəmidir. 1979-cu ildə Saturna yaxınlaşan kosmik gəmi F halqasının kəşfinə cavabdeh idi. Beləliklə, nəqliyyat vasitəsi Saturna 20.900 kilometr qədər yaxınlaşdı.
İkinci missiya 1980-ci ilin noyabrında Voyager 1 ilə 64.200 kilometr məsafədə həyata keçirildi. Bununla belə, Voyager 1-in fotopolyarizasiyası gözlənildiyi kimi işləmədi və Saturnun halqaları aydın şəkildə müşahidə oluna bilmədi. Buna baxmayaraq, görüntülər üzüyün müxtəlif detallarını çəkdi və G halqasının varlığı ortaya çıxdı.
Üçüncü missiya 1981-ci ildə Voyager 2 ilə baş tutdu. Əvvəlki ilin səhvinin baş verməməsi üçün daha ciddi iş görüldü və fotopolyarometr 41.000 kilometr məsafədən işləyərək ilk missiyadan qat-qat yüksək dəqiqliklə fotoşəkillər çəkildi. Daha əvvəl görülməmiş çoxlu üzüklər aşkar edilmişdir.
Dördüncü missiya 2004-cü ilin iyulunda halqaların çoxlu olduğunu ortaya qoyan G. D. Cassini adına kosmik gəmi ilə baş tutdu. Gözlənildiyi kimi, bu alət Cassini Diviziyasını təfərrüatı ilə təsvir etdi.
Saturnun fiziki xüsusiyyətləri
Saturn, digər qaz nəhəng planetləri kimi, əsasən hidrogen və helium elementlərindən ibarətdir. Onun nüvəsinin möhkəm olduğunu bildirmişdik, amma unutmayaq ki, Saturnda kosmik gəminin yerə enə biləcəyi yer yoxdur. Yaxşı, nüvə qayalıqdırsa, nüvəyə çata bilməyəcəyik? Yox! Bunu etməyə çalışan astronavtlar təzyiq və temperatur səbəbiylə yəqin ki, Saturnun naharına çevriləcəklər.
Saturnun forması ekvatorda şişir və qütblərdə yastılaşır, eynilə bizim Yer kimi. Bu formanın əsas səbəbi Saturnun fırlanmasıdır. Qaz nəhəngi planet olması da onun öz ekvatorunda qayalı daxili planetlərə nisbətən daha asan qabarmasına səbəb olur. Saturnun ekvatoru ilə qütbləri arasındakı radius 10% dəyişir. Qütblərdə radius 54.364 km olduğu halda, ekvatorda bu rəqəm 60.268-dir.
Aşağı sıxlığı, planetin maye quruluşu və öz ətrafında yüksək fırlanma sürəti sayəsində Saturn ekvatorda geniş, qütblərdə düz olan bir ellipsoid görünüşünə malikdir və Saturnun şəklinə baxarkən bunu asanlıqla müşahidə edə bilərik.
Saturnun cazibə sürəti 8,96 m/s2-dir. Və bu nisbət Yerdəki qütblərin cazibə sürətinin 74%-nə uyğundur. Bundan əlavə, ingiliscə escape velocity kimi tanınan “escape velocity” dediyimiz dəyər, Saturnun ekvatordan cazibə qüvvəsindən xilas olmaq üçün 36 km/san sürətinə uyğun gəlir. Bu sürət Yerdəki qaçış sürətindən xeyli yüksəkdir, yəni 11 km/san.
Günəş sistemində ən yüksək qaçış sürətinə malik cisim Günəşdir, sürəti 617 km/san. Günəşdən sonra Yupiter 60 km/san sürətlə ikinci yeri tutur. Günəş sisteminin qalaktik radiusunda qravitasiya təsirindən qaça bilmək 550 km/san kimi yüksək sürətə uyğundur.
Saturnun fərqləndirici xüsusiyyəti onun sıxlığıdır. Saturn Günəş sistemində sudan daha az sıx olan yeganə planetdir. Bu sıxlıq təxminən 0,7 q/sm3 təşkil edir. Yəni 70% təmiz su. Daha yaxşı başa düşmək üçün misal gətirsək, bu o deməkdir ki, Saturn planetini su ilə dolu qalaktik vannaya atsaq, batmayacaq. Təbii ki, bəhs etdiyimiz sıxlıq yerli sıxlıq deyil, orta xüsusi sıxlıqdır. Əks təqdirdə, təsəvvür etdiyiniz kimi, möhkəm və qayalı bir nüvə sudan daha sıx olacaq.
Saturnun kütləsi Yerin kütləsindən təxminən 95 dəfə çoxdur. Saturnda əsasən qaz olsa da, kütlənin çox hissəsi nüvədən qaynaqlanır.
Daha əvvəl qeyd edildiyi kimi, Saturn nəhəng qaz planetidir. Lakin bu o demək deyil ki, Saturnun kütləsinin əksəriyyəti qazlardan ibarətdir. Çünki Saturnun mərkəzində dəmir-nikel və silikon və oksigen kimi digər elementlərin qarışığından ibarət qayalı bir nüvə var. Və bu kütlə mərkəzdə, nüvədə təxminən 50% təşkil edir. Müqayisə üçün qeyd edək ki, Yupiterdə bu nisbət 67% təşkil edir. Bundan əlavə, nüvə Saturnun öz diametrinin təxminən 60%-nə uyğundur.
Qaz nəhəngi planetlərin nüvələrinin qayalı olmasının səbəbi artan temperaturla mütənasib olaraq artan təzyiqdir. Təzyiq elementləri bir-birinə sıxaraq hündürlüklə dəyişən fazalar yaradır. Məsələn, Saturnda mərkəzdən səthə qalxarkən əvvəlcə sıx metal maye hidrogen təbəqəsi, daha sonra heliumla doymuş molekulyar hidrogen təbəqəsi, daha sonra artan hündürlüklə qaz fazasında tədricən təbəqələrlə qarşılaşırsınız. Ən xarici təbəqə qazdır, 1000 km yüksəkliyə malikdir.
Saturnun içində nə var?
Standart modellər Saturnun daxili hissəsinin hidrogen və heliumla əhatə olunmuş qayalı nüvədən ibarət olacağını proqnozlaşdırır. Yupiterdəki kimi. Tədqiqatlar göstərir ki, Saturn daha çox mərkəzi mövqedə cəmləşib. O qədər ki, Yupiterin mərkəzi bölgələrində hidrogen miqdarı 67% olduğu halda, Saturnda 50% təşkil edir. Bu, Saturnun mərkəzində
Yupiterdən daha çox hidrogen olmayan maddənin olduğunu göstərir.
Saturnun nüvəsi üzərində aparılan araşdırmalar göstərir ki, nüvənin tərkibinə görə Yer planetinə çox oxşardır, lakin Yerdən daha sıxdır. 2004-cü ildə bir qrup alim Saturnun nüvəsinin Yerdən 9-22 dəfə böyük olduğunu hesablamışdı. Bu, 25.000 km diametrə uyğundur. Nüvə qalın maye metal hidrogenlə, sonra isə heliumla doymuş molekulyar hidrogenlə əhatə olunmuşdur. Özəkdən səthə doğru hündürlük artdıqca tədricən qaz fazasına keçən laylı struktur var.
Nüvənin temperaturu təxminən 12.000°C-dir və o, Günəşdən aldığı enerjidən 2,5 dəfə çox kosmosa şüalanır. Bu bizi bir suala aparır: Saturn bu vəziyyətdə necə isti qala bilər? Əslində bu sualın cavabı hələ aydın deyil. Bəzi nəzəriyyələr Yupiterdəki kimi Kelvin-Helmholtz mexanizmini proqnozlaşdırsa da, əks fikirlər bunun doğru olmaya biləcəyini düşünür.
Çünki Saturnun kütləsi Yupiterdən daha azdır. Kelvin-Helmholtz mexanizmi ulduz və ya planetin səthinin soyuduqca büzülərək içərisində istilik əmələ gətirdiyi sistemə verilən addır. O qədər ki, Yupiter bu mexanizmlə Günəşdən aldığı istilikdən daha çox istilik əmələ gətirir və verir və bu da Yupiterin hər il 1 mm kiçilməsinə səbəb olur. Ancaq Saturn üçün təklif edilən bu mexanizm izahat üçün kifayət etməyə bilər.
Alternativ izahlardan biri Saturnun içindəki helium damcılarının yağışa çevrilməsidir. Bu damcılar aşağı sıxlıqlı hidrogen təbəqələrindən enərkən sürtünmə nəticəsində istilik buraxırlar. Bu sayədə tapmacanın əskik parçası olan istilik izah edilə bilər. Yenə də inkişaf edən texnologiya ilə ən yaxşı izahat ortaya çıxacaq.
Saturnun atmosferi
Saturnda xarici atmosfer təxminən 96% molekulyar hidrogen və 3% heliumdan ibarətdir. Digər 1% isə müxtəlif digər qazlardır: ammonyak, etan, propan, fosfin və metan. Yüksək dağlıq buludlarda ammonyak kristalları, aşağı hündürlükdə isə ammonium hidrosulfid və su var.
Saturnda hava hadisələri qaz nəhəngi planetindən gözlənildiyi kimi boldur. Məsələn, Günəşdən gələn ultrabənövşəyi şüalar xarici atmosferdə metan fotolizinə səbəb olur və bəzi reaksiyalara səbəb olur. Bu kimyəvi proses nəticəsində yaranan məhsullar burulğanlar tərəfindən aşağı çəkilir, yəni diffuziyaya məruz qalır. Bu fotokimyəvi dövr Saturnun əsas hava axınlarından biridir.
Kənardan baxıldığında, atmosfer Yupiter kimi zolaqlı bir quruluş göstərir. Bununla belə, bu lentlər Yupiterlə müqayisədə daha zəifdir. Bundan əlavə, zolaqlar ekvator ətrafında daha genişdir. Saturn təxminən hər 30 Yer ilində Yupiterin Böyük Ağ Ləkəsini əmələ gətirir. Bu ləkələr 1873, 1903, 1933 və 1960-cı illərdə müşahidə olunub. İndi yəqin ki, daha bir nöqtə Saturnun qonağ olub. Yupiterin ləkəsi qədər möhtəşəm olmasa da…
Saturnda buludlar
Saturnda buludlar dərinlik və təzyiqdən asılı olaraq dəyişir. Məsələn, üst bulud təbəqələri 0,5-2 bar təzyiqdə -173 °C ilə -115 °C arasında dəyişən temperaturlara malikdir. Bu buludlar ammonyak kristallarından ibarətdir.
Su buz buludları təzyiqin 2,5 bar və temperaturun daha yüksək olduğu daha aşağı təbəqədə yerləşir. Bu təbəqə 9,5 bar təzyiq hündürlüyünə düşür. Bu təbəqədə ammonium hidrosulfid kristallarının 3-6 bar təzyiq diapazonunda yerləşdiyi bölgə də var.
Daha aşağı, 10-20 bar təzyiq diapazonunda -3 °C ilə 56 °C arasında dəyişən temperaturda layda ammonyak məhlulu olan damcılar var.
Saturnda küləklər
Saturndakı küləklər Günəş sistemində ikinci ən şiddətli küləkdir. Bu baxımdan birinci yeri Neptun tutur. Voyager qeydləri bu küləklərin sürətini 1800 km/saat olaraq qeyd etmişdir.
Saturn maqnitosferi
Saturnun maqnitosferi Yupiterin maqnitosfer sahəsinin təxminən iyirmidə birini təşkil edir. Yerin maqnitosferindən bir qədər zəifdir. Saturnun maqnit sahəsini yaradan əsas amil, yəqin ki, Yupiterdəki kimi maye metal-hidrogen təbəqəsindəki cərəyanlardır. Maqnitosfer günəş küləkləri ilə gələn hissəcikləri yönləndirməkdə təsirli olur. Bundan əlavə, Saturnun maqnitosferi Yerdəki kimi auroralar yaradır.
Saturn orbiti
Saturn Yerin orbital müstəvisinə nisbətən 2,48 dərəcə meylli elliptik orbitə malikdir. Buna görə də Qaliley Saturnun peyk olduğunu düşündüyü halqalarının yoxa çıxdığını düşünərək təəccübləndi.
Saturn Günəş sistemi ətrafında Günəşdən təxminən 1,4 milyard kilometr məsafədə fırlanır. Bu orbitdə bir orbiti tamamlamaq üçün Saturn 10759 Yer günü ərzində 9,68 km/san sürətlə hərəkət edir.
Saturnun təbii peykləri
Saturnun məlum olan 83 peyki var. Bununla belə, peyk sayılmayan və diametri 500 metrə qədər çata bilən bir çox irili-xırdalı obyektlər halqalar daxilində orbitə çıxırlar. Peyklərin ən böyüyü Titandır və halqalarla birlikdə orbitdəki kütlənin 90%-dən çoxunu təşkil edir.
Bu böyük peyk sonra ikinci ən böyük peyk Rheadır, Rhea nazik bir atmosferə və nazik bir halqa sisteminə malikdir. Digər peyklərdən 34-nün diametri 10 km-dən az, 14-ünün diametri 10-50 km arasındadır.
Saturnu necə müşahidə edə bilərik?
Gecə səmaya baxanda Saturnu görmək, daha doğrusu onu digər parlaq planetlərdən ayırd etmək bir az çətindir. Çünki Çoban Ulduzu kimi tanınan Venera planeti və Yupiter planeti bəzən Saturnla birlikdə səmada görünür. Buna görə də, onlar parlaqlığına görə fərqlənə bilsələr də, havanın çirklənməsi və ya digər amillər həvəskar bir müşahidənin nə olduğunu başa düşməsi üçün kifayət etməyə bilər.
Saturn adi gözlə görünən beş planetdən biridir. Teleskop və ya durbin köməyi ilə Saturna baxsanız, onun ətrafındakı halqaları asanlıqla görə bilərsiniz. Bunun səbəbi Saturnun Yerdən çox uzaqda olmasıdır.
Buna görə də kifayət qədər diametrli teleskopunuz varsa, havanın çirklənməsinin az olduğu dövrlərdə onunla səmanı müşahidə edə bilərsiniz (bunu meteorologiya saytlarında izləyə bilərsiniz). Əgər teleskopunuz yoxdursa, tətbiq bazarlarından göy müşahidə proqramlarını yükləyə və kameranızla Saturnu və ya digər planetləri asanlıqla müşahidə edə bilərsiniz.
Saturnda bir günün uzunluğu son vaxtlara qədər sirr idi:
Məlum olduğu kimi, Saturn əsasən qazdan ibarətdir və bu, bütün planetin eyni sürətlə fırlanmaması ilə nəticələnir. Buna görə də Saturnun fırlanma sürətini müəyyən etmək kifayət qədər çətin idi. NASA alimləri bu müddəti hesablamaq üçün Cassini kosmik gəmisinin məlumatlarından istifadə edərək Saturnda bir günün 10 saat 33 dəqiqə 38 saniyə olduğunu hesablayıblar.
