Saturn (planet)

Saturn — Günəş sistemində Yupiterdən sonra ən böyük ikinci, Günəşdən məsafəsinə görə altıncı planet. Saturn radiusu Yerinradiusundan təqribən doqquz dəfə böyük olan qaz nəhəngidir. Saturnun sıxlığı Yerin sıxlığının səkkizdə biri qədər olsa da, həcmi Yerin həcmindən 95 dəfə çoxdur. Planetin adı Roma mifologiyasında tanrı olan Saturndan qaynaqlanır və astronomik simvolu (♄) Saturnun orağını təmsil edir.

Ehtimal olunur ki, Saturnun daxili nüvəsi dəmir-nikel və qayadan (silisium və oksigen birləşmələri) təşkil olmuşdur. Bu nüvənin də metalik hidrogenlə əhatələndiyi, orta təbəqələrdə maye hidrogenlə maye heliumun yerləşdiyi və Frenkel xəttindən xaricdə qalan hissənin də qaz təbəqəsindən ibarət olduğu düşünülür. Saturnun üst atmosferi ammonyak kristallarından təşkil olunduğu üçün rəngi açıq sarı görünür. Metalik hidrogen təbəqəsindəki elektrik axınının planetin maqnit sahəsinin yaranmasına səbəb olduğu düşünülür. Bu axın Yerdəkinə nisbətən daha zəif olmasına baxmayaraq planetin böyük ölçüləri səbəbindən maqnit momenti Yerin maqnit momentindən 580 dəfə çoxdur. Saturnun maqnit sahəsinin gücü Yupiterin maqnit sahəsinin gücünün iyirmidə birinə bərabərdir. Saturnun üst atmosferi əsasən mülayim və sakitdir. Buna baxmayaraq uzun müddət davam edən atmosfer hadisələri də müşahidə oluna bilir. Saturnda küləyin sürəti 1800 km/saata bərabərdir ki, bu göstərici Yupiterdəkindən daha güclü, Neptundakından isə daha zəifdir.

Saturn doqquzu davamlı halqa və üçü davamsız yay formalı olmaqla buz hissəcikləri, qaya parçaları və kosmik tozdan ibarət olan diqqətçəkən halqa sisteminə sahibdir. Saturnun kəşf olunmuş 62 peyki vardır ki, bunlardan 53-ü rəsmi şəkildə adlandırılmışdır. Bu siyahıya halqalardakı nisbətən iri hissəciklər daxil edilmir. Saturnun ən böyük peyki Titandır və ölçüsünə görə Günəş sistemində Qanimeddən sonra ikinci peykdir. Ölçüsünə görə Merkuridən daha böyük olan Titanın önəmli bir xüsusiyyəti də diqqətçəkən atmosferə sahib olmasıdır.

Fiziki xüsusiyyətlər

 

Saturnun Yerlə müqayisəsi

Saturn əsasən hidrogen və heliumdan təşkil olunduğu üçün qaz nəhəngidir. Qatı səthə sahib deyildir, ancaq bərk nüvəyə sahib olmaq ehtimalı vardır.Saturn öz oxu ətrafında sürətlə döndüyü üçün qütblərdən basıq formadadır. Ekvator (60268 km) və qütb radiusu (54364 km) arasında 10% fərq vardır. Yupiter, Uran və Neptun kimi əsasən qazdan təşkil olunmuş planetlər də qütblərdən basıq formadadır, ancaq Saturnda bu daha qabarıq nəzərə çarpır. Saturn Günəş sistemində sıxlığı sudan az olan (təqribən 30% daha az) tək planetdir. Saturnun nüvəsinin suya nəzərən olduqca sıx olmasına baxmayaraq, sıxlığı az olan üst qatlarına görə orta sıxlığı 0,69 q/sm³-ə bərabərdir. Yupiter kütləsinə görə Yerdən 318 dəfə, Saturn isə 95 dəfə daha ağırdır.Yupiter və Saturn birlikdə kütləsi Günəş sistemindəki planetlərin ümumi kütləsinin 92%-ni təşkil edir.

Daxili quruluşu

Saturn əsasən hidrogen və heliumdan təşkil olunmasına baxmayaraq bu maddələrin çox hissəsi qaz halında deyildir. Çünki hidrogen sıxlığı 0,01 q/sm³-dən çox olduğu halda ideal olmayan maye halına keçir və Saturnun kütləsinin 99,9%-ni təşkil edir. Saturnun daxilinə doğru getdikcə istilik, sıxlıq və təzyiq artır və bu da nüvənin ətrafında hidrogenin metal xüsusiyyətləri daşımasına səbəb olur.

Standart planetlər modelinə görə Saturnun daxili hissəsinin Yupiterin daxili hissəsinə oxşadığı, kiçik qaya nüvəyə sahib olduğu və onun ətrafının bir qədər uçucu maddələrlə birgə hidrogen və heliumla əhatələndiyi düşünülür. Bu nüvənin tərkibi Yerin nüvəsinə oxşayır, ancaq sıxlığı daha çoxdur. Saturnun qravitasiya momentinin daxili fiziki quruluş modelləri ilə birgə öyrənilməsi nəticəsində, fransız astronomlar olan Didier Saumon və Tristan Quillot nüvənin kütləsinə məhdudiyyət tətbiq olunması düşüncəsini qəbul etdi. 2004-cü ildə düşünülürdü ki, nüvənin diametri təqribən 25000 kilometrdir və kütləsi Yerdən 9-22 dəfə çoxdur. Nüvənin metalik hidrogenlə əhatələndiyi və daha üst qatlarda tədricən qaz halına keçən heliumla hidrogen təbəqəsinin olduğu düşünülürdü. Ən xaricdə yerləşən təbəqənin qalınlığı 1000 kilometrdir və qaz halındadır.

Saturnun nüvəsində 11,700 °C-yə çatan istilik vardır və ətrafa Günəşdən qəbul etdiyindən 2,5 dəfə çox enerji yayır. Yupiterin termal enerjisi yavaş qravitasiya sıxışdırmasının Kelvin-Helmholtz mexanizmi tərəfindən meydana çıxır, ancaq Saturnun kütləsi nisbətən az olduğundan bu planetin daxili istiliyini açıqlamaq üçün yetərli deyildir. Saturnun daxilində heliumdamcılarının yağış olaraq yağması kimi alternativ və ya əlavə mexanizmin isinmənin qaynağı olduğu düşünülür. Helium damcıları daha az sıxlıqlı hidrogenə doğru enərkən sürtünmə nəticəsində istiliyi sərbəst buraxır və xarici təbəqələrdəki helium azalır. Bu enən damcıların nüvəni əhatələyən helium təbəqəsində yığılması ehtimalı vardır. Yupiter və buz nəhəngləri olan Neptunla Uran kimi Saturnda da almaz yağışlarının olduğu düşünülür.

Atmosferi

 

Saturnun metanzolaqları

Saturnun xarici atmosferinin tərkibi 96,3% molekulyar hidrogen və 3,25% heliumdan ibarətdir. Günəşdəki heliumun bolluğu ilə müqayisədə Saturnda heliumun nisbəti önəmli dərəcədə azdır. Heliumdan daha ağır (metal) maddələrinin nisbəti bilinməsə də, onların Günəş sisteminin yaranmasının ilkin mərhələlərindəki miqdarına uyğun olduğu düşünülür. Bu ağır elementlərin ümumi kütləsinin Yerdən 19-31 dəfə daha ağır olduğu düşünülür və önəmli hissəsinin nüvə ətrafında olduğu düşünülür.

Saturnun atmosferində az miqdarda ammonyak, asetilen, etan, propan, fosfin və metan aşkar edilmişdir. Üst bulud qatları ammonyak kristallarından, alt bulud qatları isə ammoniyum hidrosulfid (NH₄SH) və ya sudan ibarətdir.Günəşdən gələn ultrabənövşəyi şüalar üst atmosferdə metan fotolizinə səbəb olur və nəticədə meydana çıxan maddələr bir sıra karbohidrogen reaksiyalarına səbəb olur. Bunun nəticəsində ortaya çıxan maddələr diffuziya və burulğanlarla aşağı qatlara daşınır. Bu fotokimyəvi dövrə Saturnun fəsil dövrələri ilə tənzimlənir.

Bulud qatları

 

Saturnda müşahidə olunan qlobal səviyyəli qasırğa olan Böyük ağ ləkə.

Saturnun atmosferi də Yupiterin atmosferi kimi zolaqlıdır, ancaq Saturnun zolaqları daha solğun və ekvatora yaxındır. Bu zolaqları təsnif etmək üçün istifadə olunan termin Yupiterdəki ilə eynidir. Saturnun daha incə olan zolaqları 1980-ci illərdə təşkil olunmuş Voyacer proqramına qədər bilinmirdi. O vaxtdan bu yana Yerdən müşahidə edən teleskoplar zolaqları birbaşa müşahidə edəcək səviyyə çata bilmişdir.

Buludların tərkibi dərinlik və artan təzyiqə bağlı olaraq dəyişir. Üst bulud təbəqələrində təzyiq 0,5-2 bar arasında dəyişir və ammonyakbuzundan təşkil olmuşdur. Su buzundan təşkil olmuş buludlar 2,5-9,5 bar aralığında dəyişən təzyiqin olduğu dərinlikdə meydana gəlir. 3-6 bar aralığında dəyişən təzyiq bölgələrində ammoniyum hidrosulfid buzundan təşkil olunmuş buludlar müşahidə olunur. Təzyiqin 10-20 bar aralığında dəyişdiyi bölgədə ammonyakın maye şəklinə keçib damcıladığı alt bulud qatı mövcuddur.

Saturnun əsasən mülayim olan atmosferində bəzi hallarda Yupiterdəkilərə oxşar oval qasırğalar və digər hadisələr müşahidə olunur. 1990-cı ildə Habbl teleskopu ilə Saturnun ekvatoruna yaxın bölgəsində Voyacer proqramı zamanı müşahidə olunmayan böyük ağ bulud müşahidə olundu. Daha sonra 1994-cü ildə başqa kiçik qasırğa müşahidə olundu. 1990-cı ildə müşahidə olunan Böyük ağ ləkə olaraq adlandırılan qasırğa Saturnun şimal yarımkürəsinin yay gündönümündə təqribən hər otuz ildə bir müşahidə olunan qısaömürlü astronomik hadisədir.1876, 1903, 1933 və 1960-cı illərdə Böyük ağ ləkə müşahidə olunmuşdu ki, bunlardan ən məşhuru 1933-cü ildə baş verən qasırğa idi. Əgər bu dövrə davam etsə 2020-ci ildə növbəti qasırğa gözlənilir.

Saturnda baş verən küləklər sürətinə görə Günəş sistemində Neptundan sonra ikinci yerdədir. Voyacer proqramı zamanı əldə olunan məlumatlar nəticəsində Saturnda müşahidə olunan şərqdən əsən ən güclü küləklərin 1800 km/saat sürətə sahib olduğu məlum olmuşdur. 2007-ci ildə Kassini-Hüygens kosmik gəmisi tərəfindən əldə olunan şəkillər nəticəsində Saturnun şimal yarımkürəsində Urandakına oxşar açıq göy tonda rəng olduğu müşahidə olundu. Böyük ehtimalla rəngin Saturnda baş verən Reyli səpilməsi nəticəsində meydana gəldiyi düşünülür. Müşahidələr nəticəsində Saturnun cənub yarımkürəsində yerləşən qütb qasırğası müəyyən olmuşdur. Bu qütb qasırğası Günəş sistemində isti olan tək qütb qasırğasıdır. Saturnun istiliyi normalda −185 °C olduğu halda, qütb qasırğası −122 °C istiliyə sahibdir. Cənub qütb qasırğasında müşahidə olunan istiliyin Saturnda müşahidə olunan ən isti yer olduğu düşünülür.

Şimal yarımkürəsində altıbucaqlı qasırğa

 

Altıbucaqlı qasırğanın görünüşü

Voyacer proqramı zamanı çəkilən görüntülər nəticəsində Saturnun 78° şimal enliyindən başlamaqla qütbündə dönən altıbucaqlı formalı qasırğa müəyyən olundu.Altıbucaqlının tərəflərindən hər biri Yerin diametrindən daha uzun olub təqribən 13800 kilometr uzunluğa sahibdir.Bütün strukturun dönmə sürətinin Saturnun daxili hissəsinin dönməsinə bərabər olduğunu qəbul etsək, bu dövrə 10 saat 39 dəqiqə 24 saniyə ərzində baş verir. Altıbucaqlı struktur Saturnun görünən atmosferindəki digər buludlar kimi uzunluğa görə yerini dəyişdirmir. Bu strukturun qaynağı ilə bağlı bir sıra nəzəriyyələr vardır. Çoxlu alim bunun atmosferda dayanan dalğa nümunəsi olduğunu düşünür. Çoxbucaqlı formalar laboratoriyada müxtəlif axıcılığa sahib olan mayelərin döngüsü ilə bağlı sınaq zamanı əldə olunub.