Սատուրն (մոլորակ)

Սատուրն կամ Երևակ, արեգակնային համակարգի 6-րդ մոլորակն է, գազային հսկա։ Իր մեծությամբ զիջում է միայն Յուպիտերին։ Հին հայկական աստղագիտությունում անվանվել է Երևակ։ Մոլորակի միջազգային անվանումը տրվել է Հռոմեական Սատուրն աստծո անունից, մոլորակի աստղագիտական նշանն է (), որը իրենից ներկայացնում է աստծո մանգաղը։

Սատուրնը գազային հսկա է, մոտ ինը անգամ Երկրից մեծ միջին շառավղով։ Արեգակից գտնվում է 9,54 ա.մ. հեռավորության վրա և նրա շուրջը 9,6 կմ/վ արագությամբ պտտվում է 29,46 տարում։ Հասարակածային շառավիղը 60400 կմ է։ Իր առանցքի շուրջ Սատուրնը պտտվում է 10 ժամ 40 րոպե 30 վայրկյանում։ Նման արագ պտույտից մոլորակը «սեղմվում է» բևեռներում։ Դա լավ նկատվում է անգամ աստղադիտակով նայելիս։ Բևեռային շառավիղը 6500 կմ-ով փոքր է հասարակածային շառավղից։ Հասարակածը ուղեծրի հարթությամբ թեքված է 26,70 անկյունով, սա բերում է մոլորակի վրա տարվա եղանակների փոփոխության։

Սատուրնի միջին խտությունը կազմում է 700 կգ/մ³։ Սատուրնը միակ մոլորակն է, որի խտությունը ավելի փոքր է, քան ջրինը։ Չնայած դրան մոլորակի միջին խտությունը գազային մթնոլորտի պատճառով կազմում է 0,69 գ/սմ³։ Մոլորակի խտությունը կազմում է Երկրի խտության մեկ երրորդ մասը, սակայն իր չափերի հաշվին այն ավելին քան 95 անգամ ծանր է Երկրից։

Սատուրնը կազմված է ջրածնից, ոչ մեծ քանակությամբ հելիումից և գծային էլեմենտներից։ Այն կազմված է նաև փոքր քարե և սառցե միջուկից, որը շրջապատված է մետաղական ջրածնի հաստ շերտով և դրսից՝ գազային շերտով։ Քամու արագությունը Սատուրնի վրա կարող հասնել 1800 կմ/ժ։ Մթնոլորտում տեղի են ունենում հսկայական փոթորիկներ, որոնք տեսանելի են անգամ Երկրից (աստղադիտակով)։ Սատուրնի մագնիսական դաշտը հասնում է Յուպիտերինին և մեծ է Երկրի մագնիսական դաշտից։ Չնայած Սատուրնի քիմիական կազմի մասին որևէ հստակ տեղեկություն չկա, գիտնականները կարծում են, որ այն նման է Յուպիտերի քիմիական կազմին։ Այն ունի փոքրիկ քարոտ միջուկ, որը շրջապատված է մետաղական ջրածնի շերտով։ Միջուկը նման է Երկրի միջուկին, բայց ավելի խիտ է։ Սրանից վերև հեղուկ ջրածնի և հեղուկ հելիումի ավելի հաստ շերտ է, որին հաջորդում է մի այլ շերտ՝ կազմված գազային վիճակի ջրածնից և հելիումից, իսկ ամենաբարձր շերտը 1000 կմ բարձրությամբ գազային մթնոլորտ է։ Միջուկի զանգվածը մոտավորապես 9-22 անգամ մեծ է Երկրի զանգվածից։

Սատուրնը ունի շատ տաք մակերևույթ, որի ջերմությունը հասնում է 117 °C, և այն տիեզերք է հաղորդում 2,5 անգամ ավելի շատ էներգիա, քան ստանում է Արեգակից։ Մոլորակը տեսանելի լույսում երևում է խամրած դեղին գույնի նրա մթնոլորտի վերին շերտերում ամոնիակի բյուրեղների առկայության պատճառով։ Ենթադրվում է, որ մոլորակի մագնիսական դաշտը ծագում է նրա միջուկում առկա մետաղական ջրածնի շերտում գոյացող էլեկտրական հոսանքի պատճառով։ Սատուրնի մագնիսական դաշտը մի փոքր ավելի թույլ է քան Երկրինը, և մոտ քսան անգամ թույլ է Յուպիտերինից։ Սատուրնի արտաքին մթնոլորտը դիտարկելիս թվում է հանգիստ և միատարր, այնուամենայնիվ ժամանակ առ ժամանակ այստեղ հայտնվում են երկարաժամկետ ձևավորումներ։ Մոլորակի վրա քամու արագությունը կարող է հասնել 1800 կմ/ժ-ի, Ավելի արագ քան Յուպիտերի վրա, սակայն զիջում է Նեպտունին։

Սատուրնը ունի լավ տեսանելի օղակների համակարգ, որը բաղկացած է ինը հիմնական օղակներից և երեք ընդհատվող աղեղներից։ Օղակները հիմնականում կազմված են սառույցից քարե բեկորների հավելումներով։ Այս պահին հայտնի են մոլորակի վաթսուներկու բնական արբանյակներ, որոնցից 53-ը ունեն պաշտոնական անուններ։ Այստեղ հաշվի չեն առնվում օղակների համակարգում գտնվող հարյուրավոր «լուսնիկները»։ Տիտանը, Սատուրնի ամենամեծ, և Արեգակնային համակարգի մեծությամբ երկրորդ արբանյակն է, այն ավելի մեծ է քան Մերկուրի մոլորակը, և միակ Արեգակնային համակարգի արբանյակն է որը պահպանում է խիտ մթնոլորտ։

Ֆիզիկական տվյալներ 

Սատուրնը դասվում է գազային մոլորակների տեսակին՝ այն հիմնականում կազմված է գազերից և չունի պինդ մակերևույթ։ Մոլորակի հասարակածային շառավիղը կազմում է 60 300 կմ, բևեռային շառավիղը՝ 54 400 կմ, Արեգակնային համակարգի բոլոր մոլորակներից Սատուրնը ունի ամենամեծ սեղմվածությունը։ Արեգակնային համակարգի մյուս գազային հսկաները՝ Յուպիտերը, Ուրանը և Նեպտունը, նույնպես բավականին սեղմված են, սակայն նրանց սեղմվածության աստիճանը ավելի փոքր է։

Մոլորակի զանգվածը 95 անգամ գերազանցում է Երկրի զանգվածը, սակայն մոլորակի միջին խտություն կազմում է ընդամենը 0,69 գ/սմ3, փաստորեն Սատուրնը Արեգակնային համակարգի միակ մոլորակն է, որի միջին խտությունը մոտավորապես 30%-ով փոքր է ջրի խտությունից։ Այդ պատճառով, չնայած Յուպիտերի և Սատուրնի զանգվածները տարբերվում են ավելին քան երեք անգամ, նրանց հասարակածային տրամագիծը տարբերվում է ընդամենը 19 %-ով։ Մյուս գազային հսկաների խտությունը զգալիորեն մեծ է (1,27 – 1,64 գ/սմ3)։ Ազատ անկման արագացումը մոլորակի հասարակածի մոտ կազմում է 10,44 մ/վ², ինչը համեմատելի է Երկրի և Նեպտունի արժեքների հետ, սակայն զգալիորեն զիջում է Յուպիտերին։ Այնուամենայնիվ, Յուպիտերը և Սատուրնը միասին ունեն ամբողջ Արեգակնային համակարգի մոլորակների զանգվածի 92%։

Ներքին կառուցվածք 
Սատուրնը անվանում են գազային հսկա, սակայն այն ոչ ամբողջությամբ է գազային։ Մոլորակը ի սկզբանե բաղկացած էր ջրածնից, որը դառնում է ոչ-իդեալական հեղուկ երբ խտությունը ավելին է քան 0,01 գ/սմ3։ Այս խտությունը սկսում է այն շառավիղի վրա, որի ներսում ընկնում է Սատուրնի զանգվածի 99,9%։ Ջերմաստիճանը, ճնշումը և խտությունը մոլորակի ներսում աճում են դեպի միջուկ ուղղությամբ, որը խորը շերտերում ստիպում է ջրածնին վերափոխվել մետաղի։

Ստանդարտ մոլորակային մոդելների համաձայն Սատուրնի միջուկը ավելի փոքր է քան Յուպիտերինը, այն կազմված է փոքր քարե միջուկից, որը շրջապատված է ջրածինով և հելիումով, որոշ շուտ ցնդող նյութերի հավելումներով։ Այս միջուկը իր կազմվածքով նման է Երկրի միջուկին, սակայն ունի ավելի մեծ խտություն։ Մոլորակի գրավիտացիոն մոմենտի ուսումնասիրությունը համադրելով միջուկի ֆիզիկական մոդելների հետ ֆրանսիացի աստղագետներ Դիդյե Սամոնը և Տրիստան Գիլոն 2004 թվականին մոտավորապես գնահատեցին Սատուրնի միջուկի զանգվածը։ Նրանք հաշվարկեցին, որ միջուկի զանգվածը պետք է լինի 9–22 անգամ Երկրի զանգվածը, որը համապատասխանում է մոտավորապես 25 000 կմ շառավղին։ Այն շրջապատված է ավելի հաստ մետաղական ջրածնի շերտով, որից հետո գտնվում է հելիումով հագեցած մոլեկուլյար ջրածնի շերտը, որը, բարձրության ավելացման հետ, աստիճանաբար դառնում է գազային վիճակի։ Ամենավերին շերտը ունի մոտ 1000 կմ հաստություն և բաղկացած է գազային մթնոլորտից։

Սատուրնը ունի շատ տաք ընդերք, ջերմաստիճանը միջուկում հասնում 11 700 °C, և մոլորակը ճառագայթում է տիեզերք 2,5 անգամ շատ էներգիա քան ստանում է Արեգակից։ Այս ավելցուկային էներգիայի մեծ մասը ստեղծվում է դանդաղ գրավիտացիոն սեղմման Կելվին-Հելմհոլցի մեխանիզմով, սակայն միայն դա չի կարող բացատրել Սատուրնի կողմից ջերմության արտադրությունը։ Հնարավոր է, որ գոյություն ունի մեկ այլ մեխանիզմ, որը թույլ է տալիս Սատուրնին առաջացնել ջերմություն։ Ջերմության որոշ մասը առաջանում է հելիումի կաթիլների «անձրևումից»։ Կաթիլների անկման հետ համատեղ ավելի ցածր խտությամբ ջրածնի միջով, առաջանում է ջերմություն շփման արդյունքում, որը դուրս է մղվում մոլորակի արտաքին շերտեր։ Այս իջնող կաթիլները կարող են հավաքվել միջուկը շրջապատող մի առանձին հելիումի շերտի մեջ։

Մթնոլորտ 
Սատուրնի արտաքին մթնոլորտը կազմված է մոլեկուլային ջրածնից (96,3%) և հելիումից (3,25%)։ Հելիումի պարունակությունը զգալիորեն պակաս է, ի համեմատություն այս տարրի առատության Արեգակի վրա։ Հելիումից ծանր տարրերի քանակությունը ճշգրտորեն հայտնի չէ, սակայն համամասնությունները ենթադրվում է, որ համընկնում են Արեգակնային համակարգի ձևավորման ժամանակների արժեքների հետ։ Մոլորակում առկա այս տարրերի ընդհանուր զանգվածը գնահատվում է Երկրի զանգվածից 19–31 անգամ շատ, որի զգալի մասը կենտրոնացած է Սատուրնի միջուկի շրջանում։

Սատուրնի մթնոլորտում գրանցվել են ամոնիակի, ացետիլենի, էթանի, պրոպանի, ֆոսֆինի և մեթանի հետքեր։ Մթնոլորտի վերին ամպերը կազմված են ամոնիակի բյուրեղներից, իսկ ստորին ամպերը պարունակում են կամ ամոնիակի հիդրոսուլֆիդ (NH4SH) կամ ջուր։ Արեգակի ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումը առաջացնում է վերին մթնոլորտում մեթանի ֆոտոլիզ, հանգեցնելով մի շարք ածխաջրածինների քիմիական ռեակցիաների, որոնց արդյունքում ստացված նյութերը իջնում են ներքև դիֆուզիայի և պտուտահողմերի միջոցով։ Այս ֆոտոքիմիական ցիկլը առաջանում է Սատուրնի տարեկան սեզոնային ցիկլերին համընթաց։

Ամպերի շերտեր 

Սատուրնի մթնոլորտը իրենից ներկայացնում է շերտավոր ձևավորումներ, նման Յուպիտերի մթնոլորտին։ Սակայն Սատուրնի մթնոլորտի շերտերը ավելի թույլ են արտահայտված և լայն են հասարակածին մոտ։ Այս շերտերի անվանումները տրվում են Յուպիտերի շերտերի անվանումների նման։ Սատուրնի մթնոլորտի շերտերը չէին դիտարկվել մինչ Վոյաջեր կայանի մոլորակի մոտով անցումը 1980 թվականին։ Այդ պահից սկսած Երկրի վրա գտնվող աստղադիտակները անհամեմատ բարելավվել են և հնարավոր են դարձել մոլորակի մթնոլորտի պարբերական դիտարկումները։

Սատուրնի ամպերի կազմությունը փոփոխվում է խորության և ճնշման աճի հետ մեկտեղ։ Վերին ամպերի շերտերում, որոնց ջերմաստիճանը 100–160 Կ միջակայքում է և ճնշումը տատանվում է 0,5–2 բար միջակայքում, ամպերը կազմված են ամոնիակի սառույցից։ Ջրային սառույցի ամպերը սկսում են 2,5 բար ճնշմամբ շերտերում և իջնում են մինչև 9,5 բար ճնշմամբ բարձրությունները, այս շերտերում ջերմաստիճանը տատանվում է 185–270 Կ։ Այս շերտերում ամպերին խառնվում են նաև ամոնիակի հիդրոսուլֆիդի սառույցներ, 3–6 բար ճնշում ունեցող շերտերում, 290–235 Կ ջերմաստիճանի պայմաններում։ Եվ վերջապես ստորին մասերում, որտեղ ճնշումը կազմում է 10–20 բար և ջերմաստիճանը 270–330 Կ է, գտնվում է շրջան, որտեղ գտնվում են ջրի կաթիլներ որոնց լուծույթում պարունակվում է ամոնիակ։

Սատուրնի սովորաբար հանդարտ մթնոլորտում երբեմն առաջանում են երկարաժամկետ պահպանվող օվալներ և այլ ձևավորումներ, ինչպես դա տեղի է ունենում Յուպիտերի վրա։ 1990 թվականին Հաբլ տիեզերական աստղադիտակով լուսանկարվեց հսկայական սպիտակ ամպերի ձևավորում մոլորակի հասարակածի մոտ, որը գոյոթյուն չուներ Վոյաջերի անցման ժամանակ, իսկ 1994 թվականին նկատվեց մեկ այլ ավելի փոքր փոթորիկ։ 1990 թվականի փոթորիկը Մեծ սպիտակ հետքի օրինակ էր, յուրահատուկ, բայց կարճաժամկետ ֆենոմեն, որը առաջանում է Սատուրնի վրա ամեն սատուրնյան տարին մեկ անգամ, ինչը մոտավորապես 30 երկրային տարի է։ Դրանից առաջ Մեծ սպիտակ հետքը դիտարկվել էր 1876, 1903, 1933 և 1960 թվականներին, որոնցից 1933 թվականին այն առավել հայտնի դարձավ։ Եթե պարբերականությունը պահպանվի, հաջորդ մեծ փոթորիկը Սատուրնի վրա կարելի կլինի դիտարկել մոտ 2020 թվականին։

Սատուրնի քամիները իրենց արագությամբ երկրորդն են Արեգակնային համակարգի մոլորակների միջև։ Վոյաջերներից ստացված տվյալները ցույց էին տալիս քամիների պիկային 500 մ/վ (1800 կմ/ժ) արագություններ։ Կասինի կայանից 2007 թվականին ստացված լուսանկարների մեջ Սատուրնի հյուսիսային կիսագունդը երևում էր բաց կապույտ երանգի, նման Ուրանին։ Այս գույնը ամենայն հավանականությամբ առաջացել է Ռելեյի ցրման հետևանքով։ Ինֆրակարմիր լուսանկարները ցույց տվեցին, որ Սատուրնի հարավային բևեռը ունի տաք բևեռային ցիկլոն, այս երևույթի միակ հայտնի արտահայտությունը Արեգակնային համակարգում։ Մինչ Սատուրնի վրա սովորաբար −185 °C ջերմաստիճան է, այս ցիկլոնում այն հաճախ հասնում է −122 °C, այն համարում են Սաոտւրնի վրայի ամենատաք կետը։

Հյուսիսային բևեռի վեցանկյուն ամպեր 

Սատուրնի հյուսիսային բևեռում կայուն վեցանկյուն ալիքավոր ձևավորումը առաջին անգամ հայտնաբերվել է մոտ 78° հս.լ. Վոյաջեր-1 կայանի կատարած լուսանկարների վրա։ Ի տարբերություն հյուսիսային բևեռին, Հաբլ տիեզերական աստղադիտակի կատարած հարավային բևեռի լուսանկարներում երևում է բարձունքային շիթային հոսանք, սակայն չի նկատվել ոչ հզոր բևեռային ցիկլոն, ոչ էլ վեցանկյուն կայուն ալիք։ ՆԱՍԱ-ն 2006 թվականի նոյեմբերին հայտարարեց, որ Կասինին հայտնաբերել է փոթորկանման հողմ մոլորակի հարավային բևեռային շրջանում, որը ուներ պարզ արտահայտված փոթորիկի աչքով։ Այս հայտնագործությունը առանձնահատուկ կարևորություն ունի, քանի որ նախկինում բացի Երկրից ոչ մի այլ մոլորակի վրա չէր դիտարկվել փոթորկի աչք։ Օրինակ, Գալիլեո կայանից ստացված լուսանկարները ցույց չէին տվել որևէ այսպիսի ձևավորում Յուպիտերի Մեծ կարմիր հետքի վրա։

Հյուսիսային բեևեռի վեցանկյան կողմերի երկարությունները կազմում են մոտավորապես 13 800 կմ, այսպիսով, դրանք ավելի մեծ են քան Երկրի տրամագիծը։ Ամբողջ ձևավորումը պտտվում է 10 ժ 39 ր 24 վ պտույտի պարբերությամբ (նույն պարբերություն, ինչպես և մոլորակի ռադիո ճառագայթումները) որը ենթադրվում է, որ հավասար է Սատուրնի ներքին մասի պտույտի պարբերությանը։ Այս վեցանկյուն ձևավորումը չի տեղաշարժվում լայնություններով, ինչպես դա կատարվում է տեսանելի մթնոլորտի այլ ամպային ձևավորումների դեպքում։

Այս ձևավորման ծագման պատճառը հանդիսանում է վեճերի առարկա։ Աստղագետներից շատերը կարծում են, որ այն առաջացել է ինչ-որ կայուն ալիքային ձևավորման պատճառով մթնոլորտի ներսում, մյուսները կարծում են որ վեցանկյունը կարող է լինել նոր հյուսիսափայլ։ Բազմանկյուն ձևավորումների առաջացումը հեղուկներում հաջողվել է կրկնել լաբորատոր պայմաններում։

Մագնիսոլորտ 

Սատուրնը ունի ներքին մագնիսական դաշտ, որը ունի պարզ, սիմետրիկ ձև՝ մագնիսական երկբևեռ։ Նրա հզորությունը հասարակածի վրա կազմում է 0,2 գաուս (20 µՏ), ինչը կազմում է Յուպիտերի մագնիսական դաշտի մեկ քսաններորդը և մի փոքր թույլ է քան Երկրինը։ Որպես արդյունք Սատուրնի մագնիսոլորտը շատ ավելի փոքր է քան Յուպիտերինը։ Երբ Վոյաջեր-2 կայանը մուտք գործեց մագնիսոլորտ, արեգակնային քամու ճնշումը բավականին մեծ էր և մագնիսոլորտը ձգվում էր միայն 19 Սատուրնի շառավիղ, կամ 1,1 միլիոն կմ, այնուամենայնիվ այն մեծացավ մի քանի ժամվա ընթացքում և մնաց այդպիսին երեք օր։ Ամենայն հավանականությամբ, մագնիսական դաշտը գեներացվում է Յուպիտերի դաշտի նման, հեղուկ մետաղական ջրածնի շերտերում առաջացող հոսանքների միջոցով, այս երևույթը կոչվում է մետաղական ջրածնի դինամո։ Այս մագնիսոլորտը հաջողությամբ անդրադարձնում արեգակնային քամու մասնիկները։ Տիտան արբանյակի ուղեծիրը ընկնում է Սատուրնի մագնիսոլորտի արտաքին մասում և տալիս է նրան պլազմա իր իոնացված արտաքին մթնոլորտից։ Սատուրնի մագնիսոլորտը, ինչպես և Երկրինը, առաջացնում է բևեռափայլեր։

Ուղեծիրը և պտույտ 

Սատուրնի և Արեգակի միջև ընկած միջին հեռավորությունը կազմում է 1430 միլիոն կմ (9,58 ա. մ.)։ Շարժվելով 9,69 կմ/վ միջին արագությամբ, Սատուրնը պտտվում է Արեգակի շուրջ 10 759 օրվա (մոտ 29,5 տարի) ընթացքում։ Սատուրնից Երկիր ընկած հեռավորությունը տատանվում է 1195 (8,0 ա. մ.) - 1660 (11,1 ա. մ.) միլիոն կմ միջակայքում, նրանց առճակատման ժամանակ միջին հեռավորությունը կազմում է մոտ 1280 միլիոն կմ։ Սատուրնը և Յուպիտերը գտնվում են համարյա ճշգրիտ 2։5 ռեզոնանսի մեջ։ Սատուրնի էլիպսաձև ուղեծիրը Երկրի ուղեծրային հարթության նկատմամբ ունի 2,48° թեքում։ Քանի որ Սատուրնի ուղեծրի էքսցենտրիսիտետը կազմում է 0,056, ապա նրա ուղեծրի պերիհելիի և ապոհելիի միջև տարբերությունը կազմում է 155 միլիոն կմ։

Դիտարկումների ժամանակ տեսանելի մթնոլորտի առանձնահատկությունները Սատուրնի վրա պտտվում են տարբեր արագությամբ, կախված նրանց գտնվելու լայնությունից։ Ինչպես և Յուպիտերի մոտ, գոյություն ունեն այսպիսի օբյեկտների մի քանի խմբեր։ Այսպես կոչված «1 Գոտին» ունի 10 ժ 14 ր 00 վ պտույտի պարբերություն (արագությունը կազմում է 844,3°/օր)։ Այն տարածվում է հարավային հասարակածային գոտու հյուսիսային սահմանից մինչև հյուսիսային հասարակածային գոտու հարավային սահմանը։ Սատուրնի բոլոր մյուս լայնություններում, որոնք անվանում են «2 Գոտի», պտույտի պարբերությունը գնահատվում է 10 ժ 34 ր 13 վ։ Որպես Սատուրն իր առանցքի շուրջ պտույտի պարբերություն ընդունված է 10 ժ 38 ր 25,4 վ արժեքը (810,76°/օր)։ «3 Գոտին», հիմնվելով մոլորակի ռադիո ճառագայթումների դիտարկումների վրա, որոնք կատարվել էին Վոյաջեր անցման ժամանակ, ունի 10 ժ 39 ր 22,4 վ (810,8°/օր) պտույտի պարբերություն, քանի-որ այն շատ մոտ է գտնվում «2 Գոտուն» այն մեծապես ազդում է նրա վրա։

Մոլորակի ներքին մասերի պտույտի պարբերության ճշգրիտ արժեքը մնում է դժվար որոշելի։ «Կասինի» միջմոլորակային կայանի միջոցով, 2004 թվականին, պարզվեց, որ համաձայն ռադիո ճառագայթման չափման արդյունքների, Սատուրնի ներքիմ մասերի պտույտի պարբերությունը զգալիորեն գերազանցում է «1 Գոտու» և «2 Գոտու» արագությանը, և կազմում է մոտավորապես 10 ժ 45 ր 45 վ (± 36 վ)։

2007 թվականի մարտին մոլորակի ռադիո ճառագայթման տատանումները չհամընկան մոլորակի պտույտի պարբերության հետ։ Այս տարբերությունը ենթադրում են, որ առաջացել է Սատուրնի արբանյակ Էնցելադի վրա գեյզերային գործունեության պատճառով։ Այս ժայթքման ընթացքում Սատուրնի ուղեծիր դուրս մղված ջրի գոլորշիները լիցքավորվում էին, և ստեղծում հետք, որը ուղղված էր դեպի Սատուրնի մագնիսական դաշտը, ցույց տալով, որ նրա պտույտը համեմատական է մոլորակի պտույտին։ Սատուրնի պտույտի պարբերության վերջին տվյալը, որը հիմնված է բազմաթիվ չափումների համադրման վրա, այդ թվում Կասինի, Վոյաջեր և Պիոներ ԱՄԿ-ներից ստացված տվյալները, հայտարարվել է 2007 թվականի սեպտեմբերին, և կազմում է 10 ժամ, 32 րոպե, 35 վայրկյան։

Օղակներ 

Սատուրնը հավանաբար հանրաճանաչ է դարձել իր օղակների համակարգի շնորհիվ, որը դարձնում է այս մոլորակը յուրօրինակ և չափազանց տարբերվող իր տեսքով։ Մեկ ուղեծրային պտույտի ընքացքում (29,5 տարի) Սատուրնը դեպի Երկիր է շրջվում մերթ հյուսիսային, մերթ հարավային բևեռներով։ Այդ պատճառով օղակները երևում են «վերևից», իսկ երբեմն էլ ընդհանրապես չեն երևում, երբ դեպի դիտողն են շրջված եզրով։ Սատուրնի օղակները հազարավոր լուսանկարներ են ստացվել «Պիոներ-11», «Վոյաջեր-1», և «Վոյաջեր-2» միջմոլորկային կայանների միջոցով։ Վերջինս հաղորդված լուսանկարներում օղակների գոտում լավ զատվում են իրենց ուղեծրով պտտվող հարյուրավոր նեղ օղակներ։

Օղակները տարածվում են 6 630 կմ-ից մինչև 120 700 կմ Սատուրնի հասարակածից հաշված, միջինում ունեն մոտավորապես 20 մետր հաստություն և 93%-ով կազմված են ջրային սառույցից թոլինների առկայության հետքերով և 7%-ով ամորֆ ածխածնից։ Մասնիկները որոնցից կազմված են օղակները ունեն փոշու հատիկների չափերից մինչև 10 մ տրամագիծ։ Մինչդեռ այլ գազային հսկաները նույնպես ունեն օղակներ, Սատուրնի օղակները ամենամեծն ու տեսանելին են։ Գոյություն ունեն երկու հիմնական վարկած, որոնք փորձում են բացահայտել օղակների ծագումը։ Ըստ մի վարկածի օղակները ոչնչացած արբանյակի բեկորներ են, և ըստ երկրորդի օղակները կազմված են նախնական միգամածության մասնիկներից, որից և առաջացել է Սատուրնը։ Սառույցի մի մասը կենտրոնական օղակներում այստեղ է հասել Էնցելադի սառցե հրաբուխներից։ Նախկինում, գիտնականները ենթադրում էին, որ օղակները առաջացել են մոլորակի մոտ, երբ այն ձևավորվել է միլիարդավոր տարիներ առաջ։ Սակայն, այս օղակների տարիքը հավանաբար մի քանի հարյուր միլիոն տարի է։

Հիմնական օղակներից ավելի հեռու, 12 միլիոն կիլոմետր հեռավորության վրա է ընկած Ֆիբիի օղակը, որը թեքված է մյուս օղակների համեմատ 27° անկյան տակ, ինչպես և նրան անուն տված Ֆիբի արբանյակը, այս օղակը պտտվում է հակադարձ ուղղությամբ։ Սատուրնի որոշ արբանյակներ, ներառյալ Պանը և Պրոմեթևսը, ծառայում են որպես հովիվ արբանյակներ օղակների համար, պահելով նրանց իրենց սահմաններում և թույլ չտալով ցրվել տարածությունում։ Պանը և Ատլասը առաջացնում են թույլ, գծային խտությամբ օղակներ Սատուրնի օղիակների միջև, որոնք և օգնեցին կատարելու նրանց զանգվածի ավելի ճշգրիտ հաշվարկներ։

Բնական արբանյակներ 

Սատուրն ունի ամենաքիչը 62 արբանյակ, որոնցից 53-ը ունեն պաշտոնական անվանումներ։ Արբանյակների միջև ամենամեծը Տիտանն է, որը 2-րդն է Արեգակնային համակարգում և իր մեջ է ներառում Սատուրնի ուղեծրում գտնվող նյութի ավելին քան 90%, հաշվի առնելով նաը օղակները։ Մեծությամբ երկրորդ Սատուրնի արբանյակը Ռեան կարող է ունենալ իր սեփական թույլ օղակների համակարգը, ինչպես նաև այն ունի նոսր մթնոլորտ։

Սատուրնի արտաքին արբանյակները հիմնականում փոքր են. 34-ը ավելի փոքր են քան 10 կմ տրամագիծը, ևս 14-ը փոքր են 50 կմ-ից։ Ավանդաբար, Սատուրնի արբանյակների մեծամասնությունը անվանվում են Հունական դիցաբանության Տիտանների անուններով։

Տիտանը Արեգակնային համակարգի միակ արբանյակն է, որը ունի հզոր մթնոլորտ որոնցում առկա է բարդ օրգանական քիմիան։ Այն միակ արբանյակն է որը ունի ածխաջրածնային լճեր։

Սատուրնի Էնցելադ արբանյակը հաճախ ենթադրվում էր որպես միկրոբային կյանքի հանգրվան։ Այս կյանքի առկայության ապացույց է համարվում արբանյակից արտամղվող սառույցի մասնիկների վերլուծությունը, որի արդյունքում պարզվել է որ գեյզերների կողմից արտամղվող ջրի սառույցը ունի աղերով հարուստ օվկիանոսանման կազմություն։

Հետազոտությունների պատմություն 
Սատուրնի հետազոտությունների և դիտարկումների երեք հիմնական փուլ է եղել։ Առաջին ժամանակաշրջանը, դա հին աշխարհի ժամանակների դիտարկումներն են (միայն անզեն աչքով), մինչև ժամանակակից աստղադիտակների հայտնագործությունը։ Երկրորդ փուլով, սկսած 17-րդ դարից ավելի ու ավելի մանրակրկիտ դիտարկումներ են կատարվում Երկրի մակերևույթից։ Եվ ի վերջո, երրորդ փուլը սահմանվում է տարբեր տիեզերական սարքերով այցերը մոլորակին, ինչպես անցումային հետագծով, այնպես էլ դուրս գալով նրա ուղծիր։ 21-րդ դարի սկզբից սկսած Երկրից կատարվող դիտարկումները հավելվեցին Երկրի ուղեծրում գործող աստղադիտակներով և Սատուրնի Կասինի ուղեծրակայանով։

Հին աշխարհի ժամանակներ 
Սատուրնը հայտնի է եղել նախապատմական ժամանակներից։ Հին աշխարհում այն հայտնի հինգ մոլորակներից ամենահեռու մոլորակն էր Արեգակնային համակարգում (բացառելով Երկիրը) և հետևաբար կարևոր կերպար բազմաթիվ դիցարաններում։ Բաբելոնյան աստղագետները պարբերականորեն դիտարկում և գրառում էին Սատուրնի շարժումը։ Հին Հռոմի դիցաբանությունում, Սատուրնուս աստվածը, ում անունից էլ սերվել է մոլորակի անունը, հանդիսանում էր հողագործության աստվածը։ Հռոմեացիները ընդունում էին Սատուրնուսին որպես Հունական Կրոնոս աստծո համարժեք։ Հույները անվանեցին ամենահեռու մոլորակը Կրոնոսի անունով, և Հռոմեացիները հետևեցին նրանց օրինակին։ Ժամանակակից հունարենում մոլորակը դեռևս պահպանել է իր հին անվանումը՝ Կրոնոս (Κρόνος։ Kronos)

Հայկական միջնադարյան աշխատություններում Սատուրն մոլորակը նշվում է որպես Երևակ։

Պտղոմեոսը, որ ապրում էր Ալեքսանդրիայում, դիտարկել է Սատուրնի առճակատումը, որի հիման վրա նա սահմանել էր մոլորակի ուղեծրի տվյալները։ Հինդուիստական աստղագիտությունում, կային ինը աստղագիտական մարմիններ, հայտնի որպես Նավագրահաներ։ Սատուրնը դրանցից մեկն էր, և անվանվում էր «Շանի», նա դատում էր ամեն մեկին նրա կողմից կյանքի ընթացքում կատարած բարի և չար գործերի հիման վրա։ Հին Չինական և Ճապոնական մշակույթներում Սատուրն մոլորակը նշվում էր որպես երկրի աստղ (土星)։ Սա հիմնվում էր Հինգ տարրերի վրա, որոնք ավանդաբար օգտագործվում էին դասակարգելու համար բնական տարրերը։

Հին հեբրայերենով, Սատուրնը անվանում էին 'Շաբբաթայ'։ Նրա հրեշտակն էր Կասիելը։ Նրա օգնող կամ բարի ոգին Ագիելն էր (Լայգա) և մութ կողմի ոգին Զազելը (Իզազ)։ Սատուրնի անվանումը Օսմանական կայսրություն թուրքերենով, Ուրդու և Մալայ լեզուներով հնչում էր 'Զուհալ', որը առաջացել է Արաբերեն زحل բառից։

Եվրոպական դիտարկումները (17-րդ - 19-րդ դարեր) 

Սատուրնի օղակները տեսնելու համար անհրաժեշտ է կատարել դիտարկում ամենափոքրը 15-մմ տրամագծով աստղադիտակով, այդ իսկ պատճառով նրանք չէին նկատվել մինչև 1610 թվականը, երբ նրանց տեսավ Գալիլեյը։ Նա կարծում էր, որ դրանք Սատուրնի երկու կողմերում գտնվող երկու բնական արբանյակներ են։ Այս պնդումը հերքվեց Քրիստիան Հյուգենսի կողմից, որ օգտագործելով ավելի մեծ խոշորացում ունեցող աստղադիտակ կարողացավ հայտնաբերել նաև Սատուրնի ամենամեծ արբանյակ Տիտանը։ Ավելի ուշ Ջովանի Կասինին հայտնաբերեց մյուս չորս մեծ արբանյակները՝ Հաբեթը, Ռեան, Թետիսը և Դիոնան։ 1675 թվականին Կասինին հայտնաբերեց նաև ճեղք օղակների համակարգում, որը այժմ կոչվում է նրա անունով՝ Կաաինիի բաժանում։

Մինչև 1789 թվականը այլևս նշանակալի հայտնագործություններ չէին կատարվել, երբ Ուիլյամ Հերշելը հայտնաբերեց մյուս երկու արբանյակները՝ Միմասը և Էնցելադը։ Անկանոն ձև ունեցող Հիպերիոն արբանյակը, որը ունի Տիտանի հետ ուղեծրային ռեզոնանս, հայտնաբերվեց 1848 թվականին Բրիտանացի աստղագետների կողմից։

1899 Ուիլյամ Փիքերինգը հայտնաբերեց Ֆիբին, չափազանց անկանոն արբանյակ որը չի պտտվում սինքրոնաբար Սատուրնի հետ, ինչպես մյուս ավելի մեծ արբանյակները։ Ֆիբին առաջին այսպիսի հայտնաբերված արբանյակն էր, նրան պետք է ավելին քան մեկ տարի կատարելու համար մեկ պտույտ Սատուրնի շուրջ հակադարձ ուղեծրով։ XX դարի սկզբում, Տիտանի հետազոտությունները թույլ տվեցին պարզել, որ այն ունի հաստ մթնոլորտ, որը յուրօրինակ առանձնահատկություն է Արեգակնային համակարգի արբանյակների համար։

Ժամանակակից ՆԱՍԱ-ի և ԵՏԳ-ի առաքելություններ

Պիոներ-11-ի անցում 
Պիոներ-11 կայանը իրականացրեց առաջին թռիչքը Սատուրնի մոտով 1979 թվականի սեպտեմբերին, երբ այն անցավ մոտ 20 000 կմ հեռավորության վրա մոլորակի ամպերի շերտից։ Կատարվեցին մոլորակի և նրա մի քանի արբանյակների լուսանկարներ, այնուամենայնիվ դրանց որակը չափազանց ցածր էր, որպեսզի տարբերվեին մակերևույթի առանձնահատկությունները։ Կայանը նույնպես հետազոտեց օղակների համակարգը, հայտնաբերելով բարակ F-օղակը և այն փաստը, որ օղակների միջև եղած մութ ճեղքերը պայծառ են երևում, երբ նրանք դիտարկվում են բարձր փուլային անկյունից (դեպի Արեգակը ուղղված), ինչը նշանակում է որ դրանք պարունակում են լույսը ցրող նյութ։ Ի հավելումն, Պիոներ-11 չափեց Տիտանի ջերմաստիճանը։

Վոյաջերների անցումներ 
1980 թվականի նոյեմբերին Վոյաջեր-1 ավտոմատ կայանը այցելեց Սատուրնի համակարգ։ Այն ուղարկեց մոլորակի, նրա օղակների և արբանյակների առաջին բարձր որոշումով պատկերները։ Մի քանի արբանյակների մակերևույթների առանձնահատկությունները դարձան տեսանելի առաջին անգամ։ Վոյաջեր-1 կայանը կատարեց Տիտանին մոտ ուղեծրային անցում, հետազոտելով նրա մթնոլորտը։ Այն ապացուցեց, որ Տիտանի մթնոլորտը անթափանցելի է տեսանելի ալիքի երկարության լույսի համար, հետևաբար ոչ մի մակերևույթի առանձնահատկություններ չհաջողվեց նկատել։ Այս անցումը փոխեց կայանի հետագիծը և ուղղեց նրան Արեգակնային համակարգի մոլորակների հարթությունից դուրս։

Համարյա մեկ տարի անց, 1981 թվականի օգոստոսին Վոյաջեր-2 կայանը շարունակեց Սատուրնի համակարգի հետազոտությունները։ Ստացվեցին ավելի շատ մոտ տարածությունից կատարված լուսանկարներ, ինչպես նաև ապացուցվեց, որ մոլորակի մթնոլորտում և օղակներում տեղի են ունենում փոփոխություններ։ Ցավոք, անցման ընթացքում մի քանի օր կայանի պտտվող խցիկը լռված էր, և հնարավոր չեղավ կատարել բոլոր նախատեսված լուսանկարները։ Սատուրնի գրավիտացիոն դաշտը օգտագործվեց, որպեսզի ճշգրտվի կայանի հետագիծը և այն ուղղվեց դեպի Ուրան։

Այս երկու կայանները հայտնաբերեցին մի քանի նոր արբանյակներ, որոնք պտտվում էին մոլորակի օղակներին մոտ կամ նրանց ներսում, ինչպես նաև հայտնաբերեցին ևս մի փոքր ճեղք՝ Մաքսվելի ճեղքը (ճեղք, որն ընկնում է C օղակի) և Կեպլերի ճեղքի միջև (42 կմ ճեղք A օղակում)։

Կասինի-Հյուգենս կայան 

2004 թվականի հուլիսի 1-ին Կասինի-Հյուգենս ավտոմատ միջմոլորակային կայանը մուտք գործեց Սատուրնի ուղեծիր։ Մինչև մտնելը մոլորակի ուղեծիր կայանը արդեն սկսել էր ակտիվ հետազոտությունները։ 2004 թվականի հունիսին այն կատարել էր մոտ անցում Ֆիբի արբանյակի մոտով, ուղարկելով բարձր որոշման լուսանկարներ և տեղեկություններ։

Կասինիի անցման ընթացքում Սատուրնի ամենամեծ արբանյակի, Տիտանի, մոտով կատարվեցին արբանյակի մակերևույթի ռադիո լուսանկարներ, որոնցում երևում են մոծ լճեր որոնց ափերին մոտ կան կղզիներ և լեռներ։ Ուղեծրակայանը կատարեց երկու անցումներ Տիտանի մոտով մինչև Հյուգենս իջեցվող սարքի արձակումը, 2004 թվականի դեկտեմբերի 25-ին։ Հյուգենսը վայրէջք կատարեց Տիտանի մակերևույթին 2005 թվականի հունվարի 14-ին, ուղարկելով հսկայական քանակի տեղեկություններ մթնոլորտի մասին վայէջքի ընթացքում, ինչպես նաև վայրէջքից հետո։ Դրանից հետո, Կասինի կայանը կատարել է բազմաթիվ անցումներ Տիտանի և այլ արբանյակների մոտով։

Վաղ 2005 թվականից սկսած գիտնականները սկսեցին հետևել Սատուրնի կայծակներին։ Այս կայծակների հզորությունը մոտ 1 000 անգամ ավելի մեծ է, քան Երկրի վրայի կայծակներինը։

2006 թվականին ՆԱՍԱ-ն հաղորդեց, որ Կասինին գտել է հեղուկ ջրով լի ջրամբարների գոյության ապացույցներ Սատուրնի արբանյակ Էնցելադի վրա, որոնք ժամանակ առ ժամանակ ժայթքում են գեյզերներ։ Լուսանկարները ցույց են տալիս սառցե մասնիկների շիթեր որոնք շպրտվում են Սատուրնի ուղեծիր արբանյակի հարավային բևեռի մոտ գտնվող ճեղքերից։ Քալիֆոռնիայի Տեխնոլոգիական Ինստիտուտի աշխատակից Էնդրյու Ինգերսոլի խոսքերով. «Այլ արբանյակներ Արեգակնային համակարգում նույնպես ունեն հեղուկ ջուր, որը ծածկված է սառցե կիլոմետրանոց շերտով։ Ինչն է տարբերում այս դեպքը, որ հեղուկ ջրի գրպաններ կարող են լինել ոչ ավելին քան տասը մետր մակերևույթից ներքև»։ 2011 թվականի մայիսին ՆԱՍԱ-ի գիտնականները, Էնցելադի ֆոկուս խմբի կոնֆերանսի ժամանակ հայտարարեցին, որ Էնցելադը «ամենահավանական վայրն է Երկրից դուրս Արեգակնային համակարգում, որտեղ կարող է լինել կյանք, այնպիսին, ինչպիսին մենք պատկերացնում ենք»։

Կասինիի կատարած լուսանկարները թույլ են տվել կատարել այլ նշանակալի հայտնագործություններ։ Նրանց միջոցով գտնվել է նախկինում անհայտ օղակ, Սատուրնի հիմնական պայծառ օղակներից դուրս և G և E օղակներից ներս։ Ենթադրվում է, որ այս օղակը առաջացել է ասուպի բախումից Սատուրնի երկու արբանյակների հետ։ 2006 թվականի հուլիսին Կասինիի լուսանկարները ապացուցեցին Տիտանի հյուսիսային բևեռի մոտ ածխաջրածինների լճերի գոյությունը, որոնց գոյությունը հաստատվեց 2007 թվականի հունվարին։ 2007 թվականի մարտին կատարված հավելյալ լուսանկարները ի հայտ բերեցին ածխաջրածինների «ծովեր» արբանյակի հյուսիսային բևեռի մոտակայքում, որոնցից ամենամեծը համարյա նույն չափի է ինչ և Կասպից ծովը։ 2006 թվականի հոկտեմբերին կայանը նկատեց 8 000 կմ տրամագծով փոթորիկ Սատուրնի հարավային բևեռի մոտ, որն ուներ փոթորկի աչք։

2004 թվականից մինչև 2009 թվականի նոյեմբերի 2-ը կայանը հայտնաբերել է 8 նոր արբանյակներ և հաստատել նրանց գոյությունը։ Կայանի հիմնական առաքելությունը ավարտվել է 2008 թվականին, երբ այն ավարտել է մոլորակի շուրջ 74 ուղեծրային պտույտները։ Սակայն նրա աշխատանքը երկարացվել է սկզբում մինչև 2010 թվականի սեպտեմբերը և հետո ևս մեկ անգամ մինչև 2017 թվականը, որպեսզի հետազոտվի Սատուրնի ամբողջական սեզոնային փոփոխությունը։

Դիտարկումներ 

Սատուրնը ամենահեռավորն է այն հինգ մոլորակներից, որոնք հեշտությամբ կարելի է դիտարկել անզեն աչքով, մյուս չորսն են Մերկուրին, Վեներան, Մարսը և Յուպիտերը (Ուրանը և երբեմն (4) Վեստան տեսանելի են անզեն աչքով միայն չափազանց մութ գիշերներին)։ Սատուրնը գիշերային երկնքում անզեն աչքով երևում է որպես պայծառ, դեղնավուն լուսավոր կետ, որի տեսանելի աստղային մեծությունը սովորաբար +1-ից 0 է։ Այն պտտվում է իր ետևում երևացող կենդանակերպի համաստեղությունների ֆոնին մոտ 29½ տարվա ընթացքում։ Սատուրնի օղակները դիտելու համար անհրաժեշտ կլինի օպտիկական սարքեր օգտագործել (մեծ հեռադիտակ կամ աստղադիտակ), որոնց խոշորացման աստիճանը ամենաքիչը 20× է։

Սատուրնը բավականին հեշտ է դիտարկել, քանի որ այն հիմնականում տեսանելի է գիշերային երկնքում, սակայն առավել լավ այն երևում է, երբ գտնվում է իր առճակատման կետում կամ նրա մոտ (մոլորակի դիրք, երբ այն գտնվում է 180° էլոնգացիայում և հետևավար գտնվում է Արեգակի հակադիր կողմում)։ Իր 2002 թվականի դեկտեմբերի 17-ի առճակատման դիրքում Սատուրնը ամենապայծառն էր երևում, օղակների Երկրի նկատմամբ բարենպաստ դիրքի պատճառով, չնայած Սատուրնը ավելի մոտ էր Երկրին և Արեգակին ուշ 2003 թվականին։

Մշակույթում 

 Սատուրնը աստղագուշակության մեջ () Այծեղջյուր և ավանդաբար Ջրհոսի նշանների կառավարող մոլորակն է։
 Սատուրնը, Հին Ժամանակների բերողը շարժում է Գուստավ Հոլստի Մոլորակներում։
 Սատուրն կրող հրթիռների ընտանիքը նախագծվել է հիմնականում գերմանացի հրթիռագործների կողմից, Վերներ ֆոն Բրաունի գլխավորությամբ, որպեսզի Երկրի ուղեծիր դուրս բերվեն ծանր բեռներ։ Սկզբում դրանք նախատեսվում էին որպես ռազմական նշանակության արբանյակների արձակման համար, սակայն հետագայում դրանք օգտագործվեցին Ապոլո ծրագրի ժամանակ։

Տես նաև 
 Դրակոնյան հողմ
 Տիեզերական հետազոտություններ
 Հսկա մոլորակ

Գրականություն

Արտաքին հղումներ 
 Սատուրնի նկարագիրը  ՆԱՍԱ-ի Արեգակնային համակարգի հետազոտությունների կայքում
 Սատուրնի փաստերը, ՆԱՍԱ
 Մոլորակների անվանումների թերթ – Սատուրն (ԱՄՆԱԾ)
 Կասինի-Հյուգենս առաքելությունը  դեպի Սատուրն, ՆԱՍԱ
 Հետազոտությունների նորություններ Սատուրնի մասին
 Ընդհանուր տեղեկություններ Սատուրնի մասին
 Սատուրնի օղակների հետազոտություններ 
 Astronomy Cast: Սատուրն
 Դրսից ներս – ֆիլմ ստեղծված Կասինիի կատարած հազարավոր լուսանկարներից
 Սատուրնը ցերեկով (12 դյույմանոց աստղադիտակով)

Ծանոթագրություններ 

Արեգակնային համակարգի մոլորակներ
Սատուրն