Верхние слои непрозрачной, очень плотной атмосферы Сатурна приблизительно на 93% по объёму состоят из водорода и на 7% — из гелия. На верхней границе облачного покрова планеты, где давление равно 0,1 атм, температура составляет около -190 °С. Хотя по земным меркам это страшный холод, имея такую температуру, Сатурн излучает в 2,5 раза больше тепла, чем принимает от Солнца. Это одна из особенностей Сатурна, свидетельствующая о том, что планета сама выделяет тепло.
На северном полюсе Сатурна хорошо видна устойчивая облачная структура в виде правильного шестиугольника — гексагена
На Сатурне дуют ураганные ветры, скорость которых вблизи экватора достигает 1800 км/ч, а это в три раза больше, чем на Юпитере! В газовом покрове Сатурна наблюдается гораздо меньше, чем на Юпитере, мелких деталей — проявлений активности атмосферы, волн и узелков, но зато облачных полос на Сатурне больше и они заметны до очень высоких широт (78°).
Кроме того, в атмосфере гиганта периодически наблюдаются мощные штормы, ураганы и пятна разных цветов (от жёлтого до коричневого). У него есть свои громадные вихри, аналоги Большого Красного Пятна на Юпитере — Большой Белый Овал, Большое Коричневое Пятно и другие, меньшего размера.
Грозы на Сатурне сравнимы по мощности с земными, но случаются гораздо реже и длятся по нескольку месяцев, а гроза, которая бушевала на гиганте с января по октябрь 2009 г., оказалась самой длительной из тех, которые когда-либо наблюдались в Солнечной системе.
На Сатурне обнаружены полярные сияния — свечение верхних слоев атмосферы под действием заряженных частиц, движущихся вдоль силовых линий магнитного поля. В отличие от сияний на Земле и Юпитере они бывают не только в виде кольца, но могут покрывать и весь полюс, появляясь на широтах выше 65°, что не характерно для нашей планеты.
Изучая в начале 1980-х гг. снимки, полученные американскими космическими аппаратами «Вояджер-1» и «Вояджер-2», учёные заметили на северном полюсе Сатурна странное атмосферное образование, напоминающее правильный шестиугольник (гексаген). Его природа до конца не ясна, скорее всего, это необычный облачный вихрь, уходящий в глубь атмосферы планеты на расстояние порядка 100 км. Известно, что эта структура вращается и так велика, что внутри неё поместится четыре Земли. Над облачным гексагеном наблюдается кольцевое полярное сияние.
Спутники и кольца Сатурна
К весне 2010 г. у Сатурна было известно 62 естественных спутника, у 53 из которых есть постоянные номера и названия, а у остальных — временные обозначения. Многие спутники хорошо отражают солнечный свет, имеют небольшие размеры и состоят из горных пород и льда (их плотность не превышает 1,4 г/см3). Большинство крупных спутников, за исключением Гипериона и Фебы, всегда повёрнуты к планете одной стороной, как Луна к Земле.
23 спутника Сатурна обращаются в ту же сторону, что и планета, а также движутся практически по круговым орбитам, близко расположенным к гиганту и лежащим вблизи его экваториальной плоскости. Всё это говорит о том, что они формировались одновременно с Сатурном. Остальные спутники находятся далеко от гиганта, движутся по хаотическим орбитам и, следовательно, являются астероидами и ядрами комет, которые сравнительно недавно были захвачены планетой.
Кольца Сатурна состоят из тысяч отдельных узких колечек
Кольца из снега
Кольца Сатурна состоят из множества частичек льда, обломков камней, покрытых ледяной коркой, и пылинок, которые обращаются вокруг планеты. Кольца располагаются в экваториальной плоскости планеты, которая не совпадает с плоскостью земной орбиты, поэтому их вид меняется от широкой полосы до еле различимой черты. Размер частиц колец меняется от микрометров до сантиметров, лишь некоторые из них достигают в поперечнике десятков метров. Расстояние между обломочками колеблется от сантиметра до нескольких метров, а скорость их движения в разных частях системы колец различна: с увеличением расстояния от планеты она уменьшается.
Частицы, образующие кольца, гораздо более хрупкие, чем рыхлый снег, они всё время сталкиваются, разрушаются и слипаются вновь. Сами кольца очень тонкие: при диаметре около 250 000 км их средняя толщина заведомо меньше километра.
Система колец Сатурна — это тысяча отдельных узких колечек с тёмными промежутками между ними, в которых практически нет вещества. За появление «щелей» в кольцах ответственна гравитация спутников гиганта, под действием которой часть обломков в кольце меняет траектории и покидает свои орбиты, перемещаясь на соседние. Наиболее широкий промежуток шириной в 3500 км называется делением Кассини — в честь впервые увидевшего его астронома. Для поддержания своего существования кольца постоянно должны пополняться материалом извне — например, обломками распадающихся мелких спутников.
В начале XXI в. аппарат «Кассини» обнаружил у двух спутников Сатурна, Анфы и Мефоны, незамкнутые кольца. По-видимому, эти арки состоят из частичек, которые были выбиты из спутников планеты при ударах микрометеоритов. Так что не только сам гигант, но и его луны имеют кольца!
Титан, крупнейший спутник Сатурна
Самый большой спутник — Титан был открыт в 1655 г. выдающимся голландским учёным Христианом Гюйгенсом. По диаметру (51 52 км) он превосходит Меркурий и единственный в Солнечной системе обладает очень плотной атмосферой, которая приблизительно на 98% состоит из азота. Атмосфера Титана в 10 раз превышает земную по массе и создаёт давление у поверхности спутника в 1,5 раза больше, чем атмосферное давление на Земле. Температура у поверхности Титана около -175 °С. Спутник состоит из льда и скалистых горных пород, его средняя плотность равна 1,9 г/см3. В 2006–2007 гг. в северном полушарии Титана впервые в истории обнаружили внеземные «водоёмы» размером от одного до сотен километров; правда, состоят они не из воды, а из жидких углеводородов — метана или этана.
Известно, что на Титане выпадают осадки. Причиной тому — метановые облака, которые парят на высоте около 25 км и покрывают 1% поверхности спутника. По сравнению с Землёй это очень мало, ведь наша облачность покрывает 50% поверхности.
Уран
Уран — седьмая от Солнца планета Солнечной системы. Он расположен так далеко от Земли, что даже в ясные ночи едва различим невооружённым глазом, так что Урану было суждено стать первой планетой, открытой в XVIII в. с помощью телескопа. Первооткрывателем Урана считается английский музыкант и астроном немецкого происхождения Уильям Гершель. Самой примечательной особенностью Урана является нетипичный для планет Солнечной системы наклон оси его вращения к плоскости орбиты: около 98°. Из-за этого на планете наблюдаются очень сильные сезонные изменения погоды. Каждый полюс гиганта по 42 года находится в темноте и по 42 года — на солнечной стороне, а на экваторе бывает по две зимы и два лета, продолжающиеся по 20 лет.
