Referaat "Saturn" (0)

Saturn
Meie Universum on sündinud plahvatusest-Suurest Paugust. Enne seda oli täielik tühjus. Suur Pauk toimus 15 miljardi aasta eest. Mõne sekundi murdosa jooksul sai energiast ennekuulmatu tihedusega mateeria : Kogu meie universum mahtus sõrmkübarasse. Planeedid ei sära iseenese valgusest nagu seda teevad tähed, vaid peegeldavad päikese valgust. Füüsikalise ehituse poolest jagunevad nad kahte gruppi. Päikese lähedal asuvad Merkuur, Veenus ja Marss sarnanevad Maaga. Kaugemal planeedid Saturn, Uraan, Neptuun sarnanevad Jupiteriga. Nad on suured ja nende tihedus on väike ning atmosfäär tüse. Ümber oma telje pöörlevad nad kiiresti ning kaaslasi on neil palju.
Saturn on suuruselt teine Päikesesüsteemi planeet. Heledus on tal keskmine. Päikesest asetseb ta 9,45 astronoomilise ühiku kaugusel. Saturn tiirlemisperiood on 29,46 aastat. Läbimõõt ekvaatori kohal on Saturnil 120 670 km ning ta on Päikesesüsteemi suurima lapikusega planeet. Saturnil on aastaajad, sest ta pöörlemistelg moodustab orbiidi tasandiga nurga 63 kraadi. Saturni näival kettal on täheldatavad ekvaatoriga paralleelsed vöödid ja laigud. Atmosfäär sisaldab rohkesti metaani ja vesinikku, väiksemal määral ammoniaaki ja teisi gaase . Saturni soojuskiirgus on umbes -180°C. Saturni ümbritseb ekvaatori tasandis 3 rõngast, mis koosnevad mitmesuguste mõõtmetega tahketest, tõenäoliselt jääga kaetud osakestest . Rõngaste paksus on mõni kilomeeter, välimise rõnga välisserva planeedi tsentrist on 137 500 km. Saturni rõngad on tõenäoliselt tekkinud mitmeid miljardeid aastaid tagasi. Varasemate, Voyageri missioonidelt pärinevate andmete põhjal oletasid teadlased, et Saturni rõngad on suhteliselt hiljutine nähtus. Teooria lükkasid ümber Cassinilt saadud andmed. Rõngad asuvad ekvatoriaaltasandil ja nende kogulaius ületab planeedi läbimõõdu. Rõngad avastas Galileo Galilei, kes 1610 . aastal märkas oma väikese teleskoobiga Saturni küljes kahte moodustist, kuid ta ei suutnud välja selgitada, millega on tegemist. Hüpoteese oli palju, kuid esimese sõnastas hollandlane Huygens 1655. aastal, kus ta väitis et "ta on ümbritsetud õhukese ja tasase rõngaga, mis ei puutu teda kuskil ja on ekliptika suhtes kaldu.“ Saturni rõngad on oma nime saanud nende avastamise järgi tähestikulises järjekorras. Roche arvutuste järgi ei saa lähemal kui 2,44 planeedi raadiust suuri kaaslasi tekkida ning kui nad sinna satuvad, siis nad purunevad. Saturni rõngad asuvad just sellises vahemikus ning see on viinud arvamuseni, et materjal, millest muidu oleks tekkinud mõned kuud, on jäänud rõngastesse. Mõnede Saturni kuude ja rõngasüsteemi vahel on keerukas loodete resonants : mõned kuudest, Atlas , Prometheus ja Pandora on arusaadavalt tähtsad rõngaste kohal hoidmises; Mimas paistab olevat vastutav materjali puuduse eest Cassini joones, mis näib olevat sarnane Kirkwoodi tühimikele asteroidide vööndis; Pan on paigutatud Encke joonde. Kogu süsteem on väga keeruline ja on praegu raskesti mõistetav.
Saturni tuntakse juba antiikajast, mil ta oli teadaolevatest planeetidest kõige kaugem. Planeedile on antud nimi Vana- Rooma jumala Saturnuse järgi. Saturn on tuntud oma rõngaste poolest ning tal on vähemalt 60 kuud 2007 aasta seisuga. Enamik neist on väga väikesed: 34 on diameetrilt väiksemad kui 10 km ja veel 13 väiksemad kui 50 km. Saturni ööpäev kestab 10 tundi 32 minutit 15 sekundit, täistiiruks ümber Päikese kulub 29,5 Maa aastat. Saturni kuud järjestatuna kaugemast lähemale: Phoebe , Iabetus, Hyperion, Titan , Rhea , Helena, Dione, Kalypso, Telesto, Tethys , Enceladus, Mimas, Janus , Epimetheus, Pandora, Prometheus, Atlas, Pan. Saturnil on 10 kaaslast . Titan on Saturni kõige suurem kuu. Päikesesüsteemis ületab teda vaid Jupiteri suurim kuu -- Ganymedes. Titan on suurem kui Merkuur ja 1,9 korda raskem kui meie Kuu. Raskuskiirendus on Titanil 9 korda väiksem kui Maal. Raskemetallidest tuuma Titanil ilmselt pole, kuu siseosa koosneb kivimitest . Keskmise tiheduse järgi tuleb välja, et umbes poole kuu massist moodustab jää ning vesi. Titanil on tihe atmosfäär ja ta on kaetud läbipaistmatu pilvekihiga. Kuu keskmiseks pinnatemperatuuriks ekvaatori läheduses, pilvepiiril, on mõõdetud -180°C, õhurõhk Titani pinnal on 1,6 atmosfääri. Titani nõrka raskuskiirendust arvestades on tema atmosfäär 4,6 korda tihedam kui Maal, õhkkonna põhikomponent on lämmastik. Peale Maa on Titan ainus keha Päikesesüsteemis, mille pinda katavad talvel külmuvad ja suvel sulavad ookeanid . Tihti sajab vihma ja lund, ainult vee osa täidab Titanil metaan . Iapetus on huvitav kahepalgeline kuu. Tema liikumise poole suunatud külg on kümme korda tumedam kui vastaskülg. Hele ala on täis kraatreid , tume ala on tasane ning ulatub lahtedena heleda ala sisse. Tume ala on selle ja veel kolme Saturni kuu avastaja auks nimetatud Cassini piirkonnaks . Dione't iseloomustavad heledamad kraatririkkad alad, tumedamad kraatrivaesed alad ja heledad jooned. Kraatritega kaetud aladel on ka kitsaste kanjonite gruppe. Dionel on kirjeldatud 22 kraatrit, 5 kanjonit ja 2 joont. Tethys jaguneb samuti kaheks alaks. Põhjapoolkeral paikneb 450-kilomeetrine Odysseuse hiigelkraater, mille läbimõõt on koguni 0,4 kaaslase läbimõõdust. Kuu ühelt pooluselt teisele kulgeb 20-60 km laiune Ithaka hiigelkanjon. Enceladus on kõige parem peegeldaja Päikesesüsteemis, nimelt on ta kaetud jääga. Saturni kaaslastel on omadus koonduda ühele orbiidile 60-kraadise nurga all.
2007 aastal rääkisid teadlased, et Saturn pöörleb kiiremini kui seni arvatud. Teadlased oskavad sellest järeldada, et võib-olla tekkisid Saturn ja teisedki hiigelsuured gaasplaneedid kosmilises mõttes silmapilkselt - tuhandete aastatega, mitte miljonitega. Paksu atmosfääri tõttu on Saturni pöörlemiskiirust olnud üsna raske kindlaks määrata. Seni peeti rõngaga planeedi ööpäeva pikkuseks 10 tundi ja 39 minutit, sest just niisuguse pöörlemisperioodi tuvastasid paari aastakümne eest Saturnist möödunud kosmoselaevad Voyager planeedilt kiirguvate raadiolainete järgi. Möödunud aastal andis analüüs pöörlemisperioodiks 10 tundi ja 47 minutit. Et planeedi pöörlemiskiirus peab tegelikult olema erakordselt stabiilne, siis ei usu keegi, et nii ruttu muutunud võiks olla. Nüüd väidavad kaks teadlast, et nad on välja rehkendanud, kui kiiresti Saturn ikkagi tegelikult pöörleb. Nende tulemus on 10 tundi ja 32 minutit. See on 7 minutit vähem kui Voyageride mõõdetu. Ameerika astronoomid John Anderson ja Gerald Schubert leidsid nii Voyageride ja Cassini kui ka Pioneer 11 mõõtmistulemuste põhjal Saturni täpse kuju ning arvutasid välja, kui kiiresti ta pöörlema peab, et selline kuju kujuneks. Seniarvatust suurem pöörlemiskiirus annab alust oletada, et planeedi tahke südamiku mass on väiksem kui seni hinnatud. Üldlevinud teooria järgi moodustus Päikese ümber tiirelnud gaasi- ja tolmupilves esmalt planeedi kivine südamik, millele ajapikku gaasikiht ümber kogunes . Teine võimalus on, et planeedi südamik ja atmosfäär tekkisid enam-vähem ühekorraga, kuid sel juhul peab südamik olema jäänud suhteliselt väikeseks.
Nagu teistegi planeetide puhul, nõuab Saturni vaatlemine kannatust, head teleskoopi ja stabiilset atmosfääri. Saturni ketta läbimõõt on ka parimal juhul ainult 21 kaaresekundit. Ehkki rõngaste süsteem on veel 2,25 korda suurem, jääb see siiski väiksemaks kui näiteks Jupiter heades tingimustes. Saturn oli vastasseisus 10. veebruaril, kuid kevade poole on vaatlustingimused isegi soodsamad. Juba õhtul on planeet kõrgel taevas, kus atmosfääri segav mõju on väikseim. Asub ta Lõvi tähtkujus Lõvi pea läheduses. Saturni rõngad on aimatavad juba 25-kordse suurendusega. Planeedi ketta vari rõngastel suurendab veelgi ruumilisust. Saturni kettal pilvkattes võib märgata tumedaid vööndeid ja heledaid tsoone - silmatorkavaim neist on hele ekvatoriaaltsoon. Ehkki vööndid ja tsoonid on vähem pilkupüüdvad kui vastavad moodustised Jupiteril, on planeedi ketas harva täiesti detailideta. Põnev on jälgida muutusi tsoonides ja vööndites kuust kuusse, ning kui veab, siis võib sattuda valgetele laikudele - tormidele Saturni atmosfääri ülakihtides. Saturni kaaslast Titani on näha juba 50 mm kiikriga.
Teadlased Baskimaa Ülikoolist on jälginud Saturnil asuvat tsüklonit juba üle viie aasta. Seega on see tsüklon Päikesesüsteemi Hiidplaneetidelt seniavastatutest kõige pikema elueaga. Uurimuse läbiviimisel kasutati Cassini kosmosesondi tehtud pilte. Tavaliselt tsüklonite eluiga nii pikk ei ole, mistõttu oli väga huvitav leida üks Saturnil, mis on kestnud juba mitu aastat. Uurimisrühm hakkas tsüklonit jälgima juba 2004. aastal, samal aastal kui Cassini kosmoselaev hakkas Saturnist pilte tagasi saatma . Tsükloni suurus on võrreldav Euroopa kontinendiga. Tsüklonil tekivad keerises sisemised tuuled. Teadlastel õnnestus teha kindlaks, et võrreldes tsükloni enda liikumisega pole need tuuled väga intensiivsed. Hiiglaslik keeristorm ise liigub kiirusel 245 km/h ning maksimaalne tuulekiirus keerise ääres on ligi 72 km/h.
2010 aastal leiti vihjeid elu olemasolust Saturni kuul, nimelt Titanil. Siiski peavad teadlased võimalikuks, et nende vihjete taga võivad olla ka mittebioloogilised keemilised reaktsioonid. Titanil on liiga külm, et selle pinnal saaks eksisteerida vedel vesi, kuid mitmed teadlased on osutanud, et kuu pinda palistavates vedela metaani- ja etaanijärvedes võib elutseda eksootilisi eluvorme . 2005. aastal sooritati arvutused, mille kohaselt suudaksid seesugused mikroobid hädavaevalt ära elada, hingates sisse gaasilist vesinikku ning süües orgaanilisi atsetüleeni molekule, protsessi tagajärjel tekiks metaan. Selle tulemusena tekiks Titanil atsetüleeni puudus ning vesiniku ammendumine kuu pinna läheduses, kus mikroobid elavad. Nüüd on automaatjaama Cassini mõõtmised neid ennustusi kinnitanud, vihjates elu olemasolu võimalikkusele Titanil.
NASA automaatjaama Cassini missiooni Saturni süsteemi uurimisel pikendati seitsme aasta võrra, 2017 . aasta septembrini. Cassini startis Maalt 1997. aastal ja sisenes Saturni orbiidile 2004. aastal. Sellest ajast saadik on Cassini edastanud hulgaliselt vaatlusandmeid Saturnist ja selle kaaslastest. Uudseid teadmisi on Cassini andnud Maa-sarnase kaaslase Titani ja veeauru väljapaiskavate geisritega Enceladuse kohta. Algselt nelja-aastasena planeeritud missiooni pikendati 2008. aastal, et uurida Saturni süsteemi kevadise-sügisese pööripäeva ümber. Päike oli Saturni ekvaatori ja ühtlasi rõnga tasandis augustis 2009, mis tähendas Saturni põhjapoolkerale kevade ja lõunapoolkerale sügise saabumist. Missiooni lõpuosas loodetakse saada täiendavat infot Saturni sisemise struktuuri, magnetosfääri ja rõnga massi kohta.
Saturnil on olemuslik magnetväli. Tal on lihtne, sümmeetriline kuju-magnetiline dipool . Tema tugevus on ekvaatoril-0,2 Gauss (20 μT)-on ligikaudu üks kahekümnendik, mis on väli ümber Jupiteri ja veidi nõrgem kui Maa magnetväli. Selle tulemusena Saturni magnetosfäär on palju väiksem kui. Tõenäoliselt magnetväli on loodud sarnaselt Jupiterile. Hoovused on metallik-vesiniku kihist , mida nimetatakse metallik- vesinik dünamoks.
Rühm Ameerika ja Inglise astronoome 2006. aastal teatas ajakirja Nature 30. märtsi numbris, et on avastanud Saturni kõige heledama, A-rõnga sees olevad umbes 100 m läbimõõduga kuukesed. Esialgu on neid teada neli, kuid nende koguarvu hinnatakse kümnekonnale miljonile. Kuukesed on liiga väikesed, et neid ka kõige parematelt fotodelt otseselt näha, nad leiti iseloomulike, veidi propellerit meenutavate häirituste järgi, mille nad rõngast moodustavate osakeste paiknemisse tekitavad. Äsja avastatud kuukesed moodustavad vaheastme umbes sentimeetrist kümnekonna meetrini ulatuvate mõõtmetega rõnga osakeste ja mõnest kilomeetrist tuhandete kilomeetriteni küündivate läbimõõtudega kaaslaste vahel. Nii ühed kui teised koosnevad peamiselt vee-jääst. Juba pikemat aega vaieldakse selle üle, milliseid ümber Päikese tiirlevaid taevakehi võib planeetideks nimetada. Pärast äsjast avastust tekib sarnane küsimus Saturni puhul – kui suur peab selle ümber tiirutav jäätükk siis ikkagi olema, et kanda kuu (kaaslase) nime?
NASA automaatjaam Cassini on jäädvustanud hulgaliselt pilte Saturnist, sealhulgas on ka vaatlused virmalistest Saturni polaaraladel. Siintoodud valevärvides pildid on kokku pandud lähisinfrapunases lainealas tehtud vaatlustest. Piltidel on rohelise värviga kujutatud vesinikuioonide kiirgus lainepikkusel 3–4 mikromeetrit, tuues esile virmaliste aktiivsuse. Sinine värv tähistab päikesevalgust, mis peegeldub Saturnilt 2 mikromeetri lainealas, ja punane tähistab soojuskiirgust lainepikkusega 5 mikromeetrit.
Niisiis kuulub Saturn päikesesüsteemi ning on planeet, millel on mitmeid, mitmeid kaaslasi. Saturn on suuruselt teine Päikesesüsteemi planeet. Heledus on tal keskmine ning päikesest asetseb ta 9,45 astronoomilise ühiku kaugusel. Teadlased on siiani avastanud palju huvitavaid fakte Saturni kohta kuid tohutult on tegelikult veel avastada.
Kasutatud kirjandus:
„Suurest paugust päris inimeseni“, koolibri 1997
ENE 7 osa, Tallinn 1975, kirjastus Valgus
http://www.horisont.ee/node/196
http://www.horisont.ee/node/48
http://www.astronoomia.ee/vaatleja/3164/tsuklon-saturnil-on-kestnud-juba-ule-viie-aasta/
http://www.astronoomia.ee/vaatleja/1934/leiti-vihjed-elu-olemasolust-saturni-kuul/
http://en.wikipedia.org/wiki/Saturn
http://www.miksike.ee/documents/main/elehed/4klass/1kosmos/elutuba/saturn.html
http://opik.obs.ee/osa2/ptk07/index.html