Download
1 / 137
1.37k likes | 1.55k Views
Saturn. Începutul. Referat Abdulgani Levent & Anicãi Ovidiu. Sistemul planetar. Saturn.
E N D
Saturn Începutul Referat Abdulgani Levent & Anicãi Ovidiu
Sistemul planetar Saturn
Dintre cele cinci planete cunoscute în antichitate, Saturn a fost descoperitã ultima. Miscare sa înceatã pe orbitã -are nevoie de peste 30 de ani terestrii pentru a înconjura Soarele- a sugerat probabil astronomilor din vechime sã o asocieze cu bãtrânetea, dar numele sãu este cel al zeului secerisului la romani.
Desi se aflã la o distantã de numai 2 ori mai mare de Pãmânt, Saturn este cu mult mai greu de studiat prin telescop fiind mai slab luminai de Soare.Cu toate acestea, unele dete despre Saturn au fost obtinute chiar si înainte de era spatialã.
În 1610, folosind luneta sa destul de simplã, Galilei a arãtat cã existã o cudãtenie în aspectul lui Saturn: "Saturn are urechi", mentionand însã cã ar putea fi si 2 sateliti foarte mari si foarte apropiati de planetã. Abia în 1656, astromomul Chr. Huygens a identificat "urachile", arãtând cã planeta e înconjuratã de "un inel subtire si plat, care nu este legat de planetã".
Dintre planete, Saturn seamãnã foarte mult cu Jupiter, fiind a2-a ca dimensiuni dupã ea. Apoi ambele planete sunt gigante si alcãtuite în mare parte din heliu si hidrogen. Pe diametru lui Saturn, de cca. 120 000 km. ar putea fi aliniate 9 Pãmanturi. Acest gigant, cu un volum de peste 100 de ori mai mare ce Terra, are numai de circa 95 de ori masa Pãmântului.
Din acest motiv, forta sa de gravitatie la ecuator este cu putin mai micã decât pe Terra, în ciuda mãrimei planetei. Materialul sãu este mai mult în stare lichidã si gazoasã si, de aceea densitatea lui Saturn este foarte micã: doar 70% din cea a apei. Este cea mai putin densã dintre planete.
Rotatia rapidã a lui Saturn (10 ore si 40 minute) îi produce o mare unflãturã la ecuator. Acolo diametrul este cu 10 500 km. mai mare decât între cei 2 poli. Din aceastã cauzã, Saturn apare ca cea mai turtitã planetã.
Jupiter se roteste cu putin mai repede (9 ore si 55 minute), dar fiind mai densã este mai putin "flexibilã", astfel cã nu se turteste atât de mult ca Saturn. La fel ca Jupiter, Saturn este o sursã de cãldurã, radiind de 2,9 ori mai multã energie decât primeºte de la Soare, în timp ce Jupiter are factorul de radiaþie de 1,7.
Ideea unanim acceptatã de asrtonomi este cã sursa suplimentarã de cãldurã este datoratã contracþiei lente a acestor lumi de gaz, ceea ce implicã necesitatea ca uriaºul Jupiter sã fie o sursã foarte intensã, aºa cum s-a ºi constatat.
Dar acest caz având în vedere ºi diferenþa de masã, Saturn este de 3 ori mai eficient în producerea de cãldurã. Cauza a fost pusã pe seama contracþiei 8, diferenþiate a stratului dens de heliu de pe Saturn ºi, într-adevãr sonda spaþialã Voyager a confirmat o scãdere a proporþiei de heliu din straturile superioare ale atmosferei saturniene.
Cãldura internã a lui Saturn, la fel ca pe Jupiter, afecteazã determinând încãlzirea atmosferei ºi fenomenele meteorologice. Dar datoritã masei mai mici, distanþa pe verticalã dintre straturi similare ca densitate sau presiune este mai mare decât pe Jupiter.Aceasta face sã existe atât nori mai denºi, cât ºi o pãturã de metan mai groasã în atmosfera înaltã a planetei, care ascunde privirilor sistemele meteorologoce saturniene.
Faþã de benzile ºi cicloanele multiclore ale lui Jupiter, Saturn este uniform, doar cu câteva benzi alternativ luminoase ºi întunecate, pe un fond de culoare ocru-deschis. Dar în acest aspest calm nu înseamnã cã pe Saturn nu s-ar petrece fenomene meteo, ci doar cã nu pot fi vãzute decât dupã analizarea pe calculator a imaginilor si accentuatea cu colorit special a slabelor dferenþe de contrast.
Deºi pe Saturn nu se întâlneºte nici o formaþie ciclonicã de genul Marii Pete Roºii de pe Jupiter, uneori astronomii au înregistrat mari formaþii ovale albe de-a lungul timpului, unele fiind chiar fotografiate de sonda spaþialã Voyager.
Acestea sunt probabil furtuni de lungã duratã, aflate în atmosfera înaltã. Studiul fotografiilor artã nori întunecaþi alungiþi, dovadã a vânturilor puternice. Dar ei se gãsesc în mijlocul benzilor întunecate ºi nu la marginile lor, aºa cum apar înimaginile de pe Jupiter. Elucidarea acestei diferenþe rãmâne pe seama viitorului.
Totusi, partea cea mai spectaculara a planetei Saturn o constituie inelul. La inceput, astronomii au fost convinsi ca exista un singur inel. Dar inca din 1675 au fost observate doua inele concentrice, numite A si B, cu o pauza intre ele care a fost numita "diviziunea Cassini". Apoi, in 1850 alti astronomi au descoperit un nou inel, inelul C . Particulele sale sunt atat de subtire imprastiate ca se poate vedea prin el. Micuta saonda spatiala Pioneer-11 a descoperit cel putin un inel, inelul F, si astronomii continua sa caute alte trei presupuse inele, D, E si G. Sondele spatiale care au trecut prin apropierea planetei au modificat dramatic tot ce se stia despre inelele saturiene. Portiunile de inele identificate s-au dovedit a fi formatiuni compuse.
Din fotografiile obtinute de la sondele spatiale, numarul inelelor a crescut brusc la cateva mii, aliniate ca santurile unui disc de picup, care grupate dau portiunile de inele cunoscute. Inelele saturiene ridica insa o serie de enigme, din care una ar fi in legatura cu natura lor. Sa fie oare vorba de un satelit care a explodat in urma unei mari ciocniri cu o cometa sau reprezinta materiale din care nu s-a putut alcatui un satelit?
S-a format el odata cu planeta sau este o origine mai recenta? Desi seamana foarte bine cu discul dfe acretie al Soarelui, din care au aparut planetele, inelele sunt totusi prea active pentru a fi ramas neschimbate timp de 4 miliarde de ani. Ca aspect, inelele msunt gigantice, avand diametre de ordinul sutelor de mii de kilometrii.
Daca s-ar calatori pe un inel exterior, inelul A, mergand cate 25 de kilometriipe zi, se va reveni la locul de plecare dupa 95 de ani. Grosimea lor difera, de la 5-10 km. pana la 10 m. O alta enigma a inelelor ar fi tocmai existenta lor, care reprezinta o sfidare a legii gravitatiei: efecte de influenta reciproca, combinate cu presiunea luminii de la Soare si cu campul magnetic saturian, ar obliga particulele interioare din inele sa cada pe Saturn, iar pe cele exterioare inelului sa fie aruncate in spatiu. De ce nu se intampla asa?
Inainte de a formula un raspuns, trebuie cunoscuta componenta inelelor. Ca structura, inelele sunt formate din particule de cele m ai diferite dimensiuni: de la praf si pietricele pana la blocuri gigantice cat cladirile cu zeci de etaje. Aceste date au fost stabilite de sonda spatiala Pioneer-11, care a trecut chiar prin inelul C fara sa i se intimple nimic, desi s-a raportat ca a fort lovita de cel putin patru ori de ceea ce puteau fi particule din inel.
Densitatile particulelor care formeaza inelele par sa fie destul de mici, iar materialul poate fi in majoritate gheata. Activitatea paznicilor se reduce la o asistare simpla. Intre doi "paznici", unul mai aproape de planeta si altul mai departe, se afla cate un inel, ale carui margini sunt "jalonate" neobservat de cei doi astfel: sa presupunem ca un component al inelului, datorita perturbatiilor si ciocnirilor, ajunge pe o orbita mai inalta, tinzand sa evadeze.
Dar particula rebela, in miscarea sa, ajunge din urma "paznicul" de pe orbita mai mare, care il va atrage gravitational pe fugar, incetinindu-l si micsorandu-i energia. Cu sansele de fuga risipite, candidatul la evadare va cadea pe o orbita joasa, unde insa va fi luat in primire de celalalt "paznic", care se roteste cu o viteza mai mare. Acesta, la randul sau, il va atrage pe fugar dupa el, accelerandu-l si aruncandu-l pe o orbita mai înalta .
Asadar, ca într-un gigantic joc de tenis, cei doi paznici asigura viata lunga a sistemelor de inele. Dar, oare, nu cumva, în acest mecanism, satelitii paznici sunt ei înºiº i afectaþi ºi obligaþi sã piardã energie? Se pare cã ei sunt “fixaþi” în orbitele lor prin interacþiuni periodice foarte sincronizate cu ceilalþi sateliþi – fenomen numit rezonanþa.
Inelele nu sunt deloc asemãnãtoare, dupã cum aratã sonda spaþiala Voiager: particulele din inelul C ºi din diviziunea Cassini – care spre surprinderea tuturir nu e un spatiu gol, ci are ºi destul material – sunt mai întunecate decît cele din A si B. Aºadar, fiecare inel are istoria sa: inelul A este ordonat, cu unele goluri circulare cauzate de rezonanþe, ca ºanþurile unui disc. Inelul B este mult mai haotic, mai dens ºi mai opac, astfel cã bolovanii sãi se disting deseori, generînd un praf fin.
. Mai aproape de planetã, imediat dupa inelul B vine inelul C, mai rarefiat decît B, mai trasparent ºi mai ordonat. Specialiºtii considerã cã el este mai nou decît B, mai trasparent ºi mai ordonat. Specialiºtii considera cã el este mai nou decît A ºi B sã ajungã astfel la doar 7000 de kilometrii de norii lui Saturn.
Cît despre inelul F, aspectul sãu sfideazã orice lege: trei “fire” de particule, împletindu-se în spaþiu ca o frînghie giganticã. Desigur, nu putem crede cã nu se respectã legile mecanicii cereºti; putem doar sã spunem cã încã nu cuneaºtem toate legile ºi mecanismele complexe care îi dau aspectul constant. Inelul este jalonat de doi “paznici”, de circa 200 km diametru, care, alergînd pe orbite foarte apropiate, creeazã, probabil, “pulsaþii de gravitaþie” avînd ca efect o aglomerare a particulelor.
Alte ipoteze fac apel la forþe electromatgnetice de respingere ºi atracþie succesivã între “firele” inelului. Problema este aºadar încã în studiu. Dar cel mai bizar aspect al inelelor îl reprezintã aºa numitele “spiþe”: o serie de dîre luminoase, ca niºte raze, se rotesc lent peste inele, ca spiþele unei roþi uriaºe.
Ce sunt “spiþele”? De ce sunt ele stabile ºi nu se frîng, de vreme ce prticulele inelelor au viteze de rotaþie diferite, în funcþie de distanþa pînã la planetã? Deºi problema nu este rezolvatã, specialiºtii propun un model destul de satisfãcãtor pînã în prezent. Astfel, ei pleacã de la constatarea cã “spiþele” apar cel mai clar peste inelul B, care-nu întâmplãtor –are perioada de rotaþie de 10 ore, adicã egalã cu cea a lui Saturn. Cu alte cuvinte, particulele din inelul B se aflã mereu deasupra aceluiaºi punct de pe suprafaþa planetei.
Ce înseamnã însã aceastã sincronizare? Printre altele, înseamnã cã praful fin din inel-care ma vãzut cã este generat permanent în inelul B –este supus aceluiaºi cîmp magnetic. Împreunã cu radiaþia solarã, cîmpul magnetic al planetei electrizeazã particulele de praf din inelul B mai mult decît pe altele.
ªi, precum o tijã de plastic electrizatã prin frecare de o blanã atrage apoi respinge bucãþelele de hîrtie, particulele sunt respinse ca un nor în afara planului inelului, pe care îºi aruncã umbra-acestea sunt chiar spiþele observate. Fenomenul spiþelor apare mai ales la cîteva ore de la ieºirea din umbra planetei, deci este legat de lumina solarã.
Încet, încet, încãlzirea particulelor, ori de alte cauze, le descarcã, ele cad înapoi în inel ºi “spiþele” ar fi, de fapt … fulgere-descãrcãri electrice între particulele aflate în miºcare prin câmpul electric foarte intens-ca la Jupiter-, datorat rotaþiei rapide a lui Saturn. De ce se fac, oare, atâtea eforturi pentru a descifra enigmele inelelor? Pe lîngã dorinþa fireascã de a cunoaºte, oamenii de ºtiinþã mai au un motiv foarte puternic: dupã cum s-a mai spus, inelele sunt o copie fidelã a discului solar, din care a apãrut, acum cca. 4,6 miliarde de ani, sistemul solar.
Aºadar, înþelegerea deplinã a fenomenelor care au loc ºI-I modeleazã evoluþia va duce la o viziune nouã ºI verificabilã a formãrii planetelor ºI a sistemelor solare în întregul Univers. Dar planeta cu inele are ºI sateliþi, la fel de bizari ca cei ai lui Jupiter. Conform pãrerilor anterioare explorãrii “în direct” se considera cã ar fi sfere de piatrã ºI de gheaþã, cu densitãþi din ce în ce mai mari spre exterior. Sondele spaþiale au arãtat însã o colecþie de unicate, fiecare satelit deosebindu-se de ceilalþi, unii încã activi din punct de vedere vulcanic, alþii deja stinºI, iar densitãþile lor n respectã nici o regulã.
Chiar la marginea inelului A orbiteazã un satelit de vreo 30 km. diametru. Împreunã cu cei 2 sateliþi care “pãzesc” inelul F, cei 3 jaloneazã, de fapt, graniþa exterioarã a pãrþii celei mai luminoase a sistemului de inele. Pe la 150.000 km de centru planetei întâlnim alþi 2 sateliþi de 180 ºI respectiv 120 km diametru, care se miºcã pe aceeaºI orbitã. Sã fie oare 2 asteroizi captaþi ? Se pare cã mai de grabã ar fi fost un satelit, rupt în douã de o ciocnire dramaticã pentru el. Toþi aceºti 5 sateliþi au fost descoperiþi în 1980 ºI nu li s-au mai dat nume, ci doar nume de ordine. Urmãtorul satelit, în ordinea distanþei de centru planetei, Mimas, cu diametrul de aproape 400 km, este numit ºI “satelit cu motor”; de fapt, pe el existã, alãturi de alte mii, un crater de peste 130 km diametru,
cu vârf înalt de 6 km în centru, care aratã aidoma ajutajului de ieºire al unui motor cu reacþie. Fãrã îndoialã cã a fost o ciocnire puternicã ºI a trecut foarte aproape de a fi rupt în douã. Sfera albã a satelitului Enceladus, cu diametrul de cca 500 km îl recomandã ca pe cel mai luminos corp din sistemul solar : el reflectã aproape în întregime lumina primitã de la Soare, fiind acoperit aproape complet de gheaþã. La fel de ciudaþi sunt ºi sateliþii Diona ºi Rhea: sfere cu diametrele
de1120 km ºi respectiv 1530 km, în general întunecate, cu multe cratere întretãiate de dungi late, deschise la culoare. Se presupune cã acelaºi efect de erupþie a gheþii proaspete din interior le-a dat aspectul actual al suprafeþei, dar probabil ca aceasta s-a întâmplat mai demult, de vreme cã existã zone întunecate, înegrite de praful cosmic. Diona are chiar ºi un tovar㺠de drum: pe aceeaºi orbitã, la 377400 km de centrul planetei mai aleargã ºi Diona-B, de 3 ori mai mic ºi alcãtuit de asemenea din gheaþã.
Satelitul Rhea orbiteazã la o distanþã mai mare: 527000 km. Depãºindu-ºI pe departe vecinii prin dimensiunile sale-diametrul de 5800 km, mai mare decât Mercur - ºI totodatã depãºind toate aºteptãrile,satelitul Titan aduce în discuþie, poate mai tulburãtor ca oricând, problema vieþii extraterestre. Rotindu-se la 122800 km de Saturn, el este singurul satelit care are o…atmasferã ºI încã una foarte complexã: alcãtuitã în principal din azot-ca ºI atmosfera terestrã- ea mai conþine 7% metan ºI urme de acid clorhidric-substanþe din care sunt alcãtuite “cãrãmizile vieþii”. Presiunea atmosfericã pare sã fie de 4 ori mai mare decât pe Terra,
alcãtuite “cãrãmizile vieþii”. Presiunea atmosfericã pare sã fie de 4 ori mai mare decât pe Terra, ºI deºI temperatura este foarte scãzutã, în jur de 180 C, o pãturã groasã de nori roºietici ar putea sã menþinã solul la temperaturi favorabile vieþii, deºI cam la nivelul celei de pe Antarctida. Are Titan forme de relief? Pãturile de nori nu permit o observare directã a suprafeþei, dar pe baza cunoaºterii temperaturii ºI a presiunii atmosferice se poate aprecia cã deºI apa nu poate exista decât îngheþatã, metanul ar putea sã se afle simultan în cele trei faze: solidã, lichidã ºI gazoasã. Deci, pe Titan, metanul ar juca acelaºI rol ca apa de pe Terra: fluvii de metan spalã blocuri de metan îngheþat, formând mãri ºI lacuri din metan lichid în care, probabil, forme primitive de viatã ºI ar fi cerut dreptul la existenþã cândva, în vremuri ceva mai calde din trecutul sãu, deºI biochimiºtii sunt sceptici în ceea ce priveºte
posibilitatea vieþii bazatã pe metan. Titan se roteºte în jurul planetei arãtând-ui aceeaºI faþã, astfel cã “zilele” ºI “anul” dureazã cam 16 zile terestre. Lumina care cade pe el este însã palidã; razele solare strãbat cu greu stratul roºiatic de nori din metan. Toate acestea vin sã accentueze pãrerea biochimiºtilor cã este foarte puþin probabil sã vorbim despre posibilitatea vieþii pe Titan. DeºI Titan este mare, densitatea sa atât de micã încât întregul satelit ar putea fi decât gheaþã decât rocã. Un om de ºtiinþã ºI-a imaginat vulcani de gheaþã împroºcând “lavã” formatã din amoniac, metan ºI apã. În schimb, Titan ar fi foarte uºor de vizitat cu o navã spaþialã. Gravitaþia sa este de doar 2/3 din cea a Lunii, iar atmosfera ar putea uºura frânarea navei.
Puþine date se cunosc însã despre sateliþii mai îndepãrtaþi. La circa 1 500 000 km depãrtare de planetã orbiteazã Hyperion, o sferã cu diametrul de circa 300 km, o lume încã necunoscutã. Mai departe, la 3 500 00 km, enigmaticul Iapet, având aproape 1500 km diametru, continua sã stârneascã nedumerire: o emisferã a sa este de cinci ori mai strãlucitoare decât cealaltã. El a ajuns un satelit cu douã “feþe” probabil din cauza unor fenomene geologice, de origine necunoscutã, deoarece nu poate fi vorba de efecte mareice la o distanþã atât de mare de planetã.
În fine, la aproape 13 000 000 km, singuraticul Phoebe se deosebeºte de toþi sateliþii prin faptul cã se roteºte retrograd. ºI, precum s-a arãtat la sateliþii exteriori ai lui Jupiter, acesta este un semn sigur Al originii sale. Phoebe este un asteroid care, aventurându-se în lumea lui Saturn, I-a dovedeit satelit. Iatã cum noile cunoºtinþe despre Saturn, obþinute în urma sondelor spaþiale, îl prezintã ca pe un “ministem planetar”.
Pe lângã complexul de inele ºI mulþimea de sateliþi, existã semnne cã între Titan ºI Rhea ar orbita chiar o “centurã de asteroizi”. Desigur, au fost elucidate multe enigme, dar au fost scoase la ivealã altele noi, tot mai adânci. Dar, oare, în aceasta stã fascinaþia nobilei avnturi a ºtiinþei?
