Studier av Saturnus - en av solsystemets fem planeter , lätt synlig för blotta ögat från jorden (maximalt överstiger Saturnus ljusstyrka den första magnituden ) - har utförts sedan antiken.
För att observera Saturnus ringar behöver du ett teleskop med en öppning på minst 15 mm [1] . Med en instrumentöppning på 100 mm syns en mörkare polarmössa , en mörk rand nära tropen och en skugga av ringarna på planeten. Och med en öppning på 150-200 mm kommer fyra eller fem molnband i atmosfären och inhomogeniteter i dem att bli urskiljbara, men deras kontrast kommer att vara märkbart mindre än Jupiters.
När han observerade Saturnus för första gången genom ett teleskop 1609-1610, märkte Galileo Galilei att Saturnus inte ser ut som en enda himlakropp, utan som tre kroppar som nästan rör vid varandra, och antydde att dessa var två stora "kamrater" (satelliter) ) av Saturnus. Två år senare upprepade Galileo sina observationer och hittade till sin förvåning inga "satelliter" [2] .
År 1659 fick Huygens , med hjälp av ett kraftfullare teleskop, reda på att "följeslagarna" faktiskt är en tunn platt ring som omger planeten och inte rör den. Huygens upptäckte också Saturnus största måne, Titan . Sedan 1675 har Cassini studerat planeten . Han märkte att ringen består av två ringar åtskilda av en tydligt synlig lucka - Cassini-gapet , och upptäckte flera fler stora satelliter av Saturnus: Iapetus , Tethys , Dione och Rhea [3] .
Det fanns inga ytterligare betydande upptäckter förrän 1789, då William Herschel upptäckte ytterligare två satelliter - Mimas och Enceladus . Sedan upptäckte en grupp brittiska astronomer satelliten Hyperion , med en form som skiljer sig mycket från sfärisk, i orbital resonans med Titan [4] .
År 1899 upptäckte William Pickering Phoebe , som tillhör klassen av oregelbundna satelliter och som inte roterar synkront med Saturnus som de flesta satelliter. Perioden för dess revolution runt planeten är mer än 500 dagar, medan cirkulationen går i motsatt riktning .
1944 upptäckte Gerard Kuiper närvaron av en kraftfull atmosfär på en annan måne, Titan [5] [6] . Detta fenomen är unikt för en satellit i solsystemet.
På 1990 -talet studerades Saturnus, dess månar och ringar upprepade gånger av rymdteleskopet Hubble . Långtidsobservationer har gett en hel del ny information som inte var tillgänglig för Pioneer 11 och Voyagers under deras enda förbiflygning av planeten. Flera satelliter av Saturnus upptäcktes också, och den maximala tjockleken på dess ringar bestämdes. Vid mätningar utförda 20-21 november 1995 fastställdes deras detaljerade struktur [7] . Under perioden med maximal lutning av ringarna 2003 erhölls 30 bilder av planeten i olika våglängdsområden, vilket vid den tiden gav den bästa täckningen av emissionsspektrumet i hela observationshistorien [8] . Dessa bilder gjorde det möjligt för forskare att bättre förstå de dynamiska processer som förekommer i atmosfären och skapa modeller av atmosfärens säsongsbeteende.
Dessutom utfördes storskaliga observationer av Saturnus av Southern European Observatory under perioden 2000 till 2003. Flera små, oregelbundna satelliter har upptäckts [9] .
1979 flög den amerikanska Pioneer 11 automatiska interplanetära stationen (AMS) nära Saturnus för första gången i historien. Studiet av planeten började den 2 augusti 1979. Det slutliga närmandet till Saturnus ägde rum den 1 september 1979 [11] . Under flygningen närmade sig apparaten planetens maximala molnighet på ett avstånd av 21 400 km [12] . Bilder av planeten och några av dess satelliter erhölls, men deras upplösning var inte tillräckligt för att se detaljerna på ytan. Också, på grund av den låga belysningen av Saturnus av solen, var bilderna för svaga. Enheten flög också under ringarnas plan för att studera dem. Bland upptäckterna fanns upptäckten av en tunn F-ring. Dessutom fann man att många områden som var synliga från jorden som ljus var synliga från Pioneer 11 som mörka och vice versa [11] . Enheten mätte också temperaturen på Titan. Utforskningen av planeten fortsatte till den 15 september, varefter enheten började röra sig bort från Saturnus och solen [12] .
1980-1981 följdes Pioneer 11 även av de amerikanska rymdfarkosterna Voyager 1 och Voyager 2 . Voyager 1 närmade sig planeten närmast den 13 november 1980, men dess utforskning av Saturnus började tre månader tidigare. Under passagen togs ett antal högupplösta bilder. Det var möjligt att få en bild av satelliterna: Titan , Mimas , Enceladus , Tethys , Dione , Rhea . Samtidigt flög enheten nära Titan på ett avstånd av endast 6500 km , vilket gjorde det möjligt att samla in data om dess atmosfär och temperatur [13] . Det visade sig att Titans atmosfär är så tät att den inte sänder tillräckligt med ljus i det synliga området, så fotografier av detaljerna på dess yta kunde inte erhållas. Därefter lämnade apparaten planet för solsystemets ekliptika för att fotografera Saturnus från polen [14] .
Ett år senare, den 25 augusti 1981, närmade sig Voyager 2 Saturnus. Under sin flygning gjorde enheten en studie av planetens atmosfär med hjälp av radar. Data erhölls om atmosfärens temperatur och densitet. Cirka 16 000 fotografier med observationer skickades till jorden. Under flygningarna fastnade kamerarotationssystemet i flera dagar, och några av de nödvändiga bilderna kunde inte erhållas. Sedan vände apparaten, med hjälp av Saturnus tyngdkraft, och flög mot Uranus [14] . Dessutom upptäckte dessa enheter för första gången Saturnus magnetfält och utforskade dess magnetosfär , observerade stormar i Saturnus atmosfär, fick detaljerade bilder av ringarnas struktur och fick reda på deras sammansättning. Maxwell-gapet och Keeler-gapet i ringarna upptäcktes. Dessutom upptäcktes flera nya satelliter på planeten nära ringarna.
1997 lanserades Cassini-Huygens AMS till Saturnus , som efter 7 års flygning nådde Saturnussystemet den 1 juli 2004 och gick in i omloppsbana runt planeten. Huvudsyftet med detta uppdrag, som ursprungligen utformades för 4 år , var att studera strukturen och dynamiken hos ringar och satelliter, samt att studera dynamiken i atmosfären och magnetosfären i Saturnus och en detaljerad studie av planetens största satellit, Titan .
Innan den gick in i omloppsbana i juni 2004 passerade AMS Phoebe och skickade högupplösta bilder av den och annan data tillbaka till jorden. Dessutom har den amerikanska Cassini orbiter upprepade gånger flugit förbi Titan. Bilder togs av stora sjöar och deras kustlinjer med ett betydande antal berg och öar. Sedan separerade en speciell europeisk sond " Huygens " från apparaten och hoppade ner till Titans yta den 14 januari 2005. Nedstigningen tog 2 timmar 28 minuter . Under nedstigningen tog Huygens prover på atmosfären. Enligt tolkningen av data från Huygens-sonden består den övre delen av molnen av metanis , och den nedre delen av flytande metan och kväve [15] .
Sedan början av 2005 har forskare observerat strålningen från Saturnus. Den 23 januari 2006 inträffade en storm på Saturnus som gav upphov till en blixt som var 1000 gånger kraftigare än vanlig strålning i radiofrekvensområdet [16] . 2006 rapporterade NASA att rymdfarkosten hade hittat uppenbara spår av vatten som bryter ut från gejsrarna i Enceladus [17] . I maj 2011 konstaterade NASA-forskare att Enceladus "visade sig vara den mest beboeliga platsen i solsystemet efter jorden" [18] [19] .
Fotografierna som Cassini tog ledde till andra betydande upptäckter. De avslöjade tidigare oupptäckta ringar av planeten utanför den huvudsakliga ljusa regionen av ringarna och inuti G- och E-ringarna. Dessa ringar fick namnet R/2004 S1 och R/2004 S2 [21] . Det antas att materialet för dessa ringar skulle kunna bildas som ett resultat av nedslag på Janus eller Epimetheus av en meteorit eller komet [22] .
I juli 2006 avslöjade Cassini-bilder närvaron av en kolvätesjö nära Titans nordpol. Detta faktum bekräftades slutligen av ytterligare bilder i mars 2007 [23] . I oktober 2006 upptäcktes en orkan med en diameter på 8000 km vid Saturnus sydpol [24] .
I oktober 2008 överförde Cassini bilder av planetens norra halvklot. Sedan 2004, när Cassini flög upp till henne, har det skett märkbara förändringar, och nu är hon målad i ovanliga färger. Orsakerna till detta är ännu inte klarlagda. Det antas att den senaste förändringen i färger är förknippad med årstidernas förändring. Från 2004 till 2 november 2009 upptäcktes 8 nya satelliter med hjälp av enheten. Cassinis huvuduppdrag avslutades 2008, när enheten gjorde 74 omlopp runt planeten. Sedan förlängdes sondens uppdrag till september 2010, och sedan till 2017 för att studera hela cykeln av Saturnus årstider [25] .
2009 verkade ett gemensamt amerikansk-europeiskt projekt mellan NASA och ESA lansera AMS " Titan Saturn System Mission " för att studera Saturnus och dess månar Titan och Enceladus. Under den kommer stationen att flyga till Saturnussystemet i 7-8 år och sedan bli en Titans satellit i två år. Den kommer också att skjuta upp en sondballong i Titans atmosfär och en landare (eventuellt flytande) [26] [27] .
| Rymdutforskning av solsystemet | |
|---|---|
| Utforskning av andra planeter | |
| Listor |
|
| Objekt på andra planeter |
|