Сатурн, шестая по расстоянию от Солнца большая планета Солнечной системы; астрономический знак ћ Сатурн (планета) относится к числу планет-гигантов. Большая полуось орбиты Сатурн (планета) (его среднее расстояние от Солнца) составляет 9,54 а. е., или 1,43 млрд. км. Эксцентриситет орбиты Сатурн (планета) 0,056 (наибольший среди планет-гигантов). Угол наклона плоскости орбиты Сатурн (планета) к плоскости эклиптики равен 2°29’. Полный оборот вокруг Солнца (сидерический период обращения) Сатурн (планета) совершает за 29,458 лет со средней скоростью 9,64 км/сек. Синодический период обращения равен 378,09 сут. На небе Сатурн (планета) выглядит как желтоватая звезда, блеск которой меняется от нулевой до первой звёздной величины (в среднем противостоянии). Большая изменчивость блеска связана с существованием вокруг Сатурн (планета) 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 Сатурн (планета) Видимый диск Сатурн (планета) имеет форму эллипса с осями 20,7” и 14,7” (в среднем противостоянии). В верхнем соединении с Солнцем видимые размеры Сатурн (планета) на 25% меньше, а блеск на 0,48 звёздной величины слабее. Визуальное альбедо Сатурн (планета) равно 0,69.

  Эллиптичность диска Сатурн (планета) отражает его сфероидальную форму, которая является следствием быстрого вращения Сатурн (планета): 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 около 60°. Ось вращения Сатурн (планета) наклонена к плоскости его орбиты на 63°36’. В линейной мере экваториальный радиус Сатурн (планета) составляет 60 100 км, полярный — 54 600 км (точность около 1%), а сжатие равно 1:10,2. Объём Сатурн (планета) превышает объём Земли в 770 раз, а масса Сатурн (планета) в 95,28 раз больше земной (5,68·102²⁶кг), так что средняя плотность Сатурн (планета) составляет 0,7 г/см³ — вдвое меньше плотности Солнца. По отношению к Солнцу масса Сатурн (планета) составляет 1:3499. Ускорение силы тяжести на поверхности Сатурн (планета) на экваторе равно 9,54 м/сек². Параболическая скорость (скорость убегания) на поверхности Сатурн (планета) достигает 37 км/сек.

На диске Сатурн (планета) видно мало деталей, даже при рассматривании его в наилучших условиях. Видны лишь параллельные экватору светлые и тёмные полосы, на которые изредка накладываются тёмные или светлые пятна, с помощью которых и определяется вращение Сатурн (планета)

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

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

  Химический состав атмосферы, находящейся над облачным слоем Сатурн (планета), определяется по линиям поглощения в спектре планеты. Главную её часть составляет молекулярный водород (40 км-атм), безусловно присутствует метан CH₄ (0,35 км-атм), предполагается существование аммиака (NH₃), хотя возможно, что в форме аэрозолей он присутствует в облаках. Имеются основания предполагать, что и в атмосфере Сатурн (планета) есть гелий, спектроскопически не проявляющий себя в доступной нам области спектра. Магнитное поле у Сатурн (планета) не обнаружено.

  Примечательной особенностью планеты являются кольца Сатурна — концентрические образования различной яркости, как бы вложенные друг в друга, и образующие единую плоскую систему небольшой толщины, располагающуюся в экваториальной плоскости Сатурн (планета) Кольцо вокруг Сатурн (планета) впервые наблюдал Г. Галилей в 1610, но из-за низкого качества телескопа он принял видимые по краям планеты части кольца за спутники Сатурн (планета) Правильное описание кольца Сатурн (планета) дал Х. Гюйгенс (1659), а Дж. Кассини вскоре показал, что оно состоит из двух концентрических составляющих — колец А и В, разделённых тёмным промежутком (так называемым «делением Кассини»). Много позже (в 1850) американский 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 Сатурн (планета)

  Природа колец Сатурн (планета) стала ясной после того, как английский физик Дж. Максвелл (в 1859) и русский математик Сатурн (планета) 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 теоретический вывод в конце 19 в. был эмпирически подтвержден независимо друг от друга А. А. Белопольским (Россия), Дж. Килером (США) и А. Деландром (Франция), которые сфотографировали спектр Сатурн (планета) с помощью щелевого спектрографа и на основе эффекта Доплера — Физо обнаружили, что внешние части кольца Сатурн (планета) вращаются медленнее, чем внутренние. Измеренные скорости оказались равными тем, которые имели бы спутники Сатурн (планета), если бы они находились на тех же расстояниях от планеты.

  В течение 29,5 лет с Земли кольца Сатурн (планета) дважды видны в максимальном 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 фотометрических наблюдениях и их теоретической обработке, приходят к заключению, что средняя 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 10³см с преобладанием глыб диаметром около 1 м, что подтверждается и наблюдаемым отражением радиоволн от колец Сатурн (планета)

  Химический состав вещества колец, по-видимому, одинаков у всех четырёх составляющих, различна в них только степень заполнения пространства глыбами. Спектр колец Сатурн (планета) существенно отличен от спектра самого Сатурн (планета) и освещающего их Солнца; спектр указывает на повышенную отражательную способность колец в ближней инфракрасной области (2,1 и 1,5 мкм), что соответствует отражению от льда H₂O. Можно считать, что тела, образующие кольца Сатурн (планета), либо покрыты льдом или инеем, либо состоят из льда. В последнем случае массу всех колец можно оценить в 10²⁴г, т. е. на 5 порядков меньше массы самой планеты. Температура колец Сатурн (планета), по-видимому, близка к равновесной, т. е. к 80 К.

  Сатурн (планета) имеет десять спутников. Один из них — Титан — имеет размеры, сравнимые с размерами планет; его диаметр равен 5000 км, масса 2,4×10^-4 массы Сатурн (планета), 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 среднем расстоянии 160 тыс. км; его диаметр около 220 км. Самый далёкий спутник — Феба; обращается вокруг Сатурн (планета) в обратном направлении на расстоянии около 13 млн. км (см. Спутники планет).

 

  Лит.: Шаронов В. В., Природа планет, М., 1958; Мороз В. И., Физика планет, М., 1967; Бобров М. Сатурн (планета), 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.