Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
В ср. и верх, областях атмосферы С. важную роль играют фотохим. превращения; особенно это касается процессов с участием NH3, PH8 и гидрокарбоиатов. Помимо солнечной радиации энергетич. источниками, обусловливающими рост темп-ры выше тропопаузы, могут быть джоулев разогрев и диссипация энергии внут-тренних волн. Макс. электронная концентрация в ионосфере С. ^ 2-Ю4 см~3 иа высоте ~ 2500 км (считая от уровня с давлением 1 атм). Магнитосфера С. по своей топологии и характеру процессов занимает промежуточное положение между магнитосферами Юпитера и Земли (см. Магнитосферы планет). Близость магн. поля С. к дипольному проявляется в симметрии распределения заряж. частиц во внутр. зоне его магнитосферы — как относительно оси вращения, так и относительно экваториальной плоскости, с к-рой практически совпадает положение нейтрального плазменного слоя. До радиальных расстояний (7—15) Яс плазма вращается практически синхронно с планетой. Плазма состоит нз лёгких и тяжёлых ионов, вероятно, водорода, геляя, углерода, азота и кислорода. Их источником, помимо солнечного нетра^ могут служить ледииые поверхности спутников С. и атмосфера Титана, орбита к-рого лежит внутри магнитосферы планеты. Наиб, устойчивые зоны захваченной радиации расположены в пределах <,17Rc иа дневной и й 20Rс иа ночной сторонах. Ударный фронт находится примерно на 25 Rc. Между магнитопаузой и устойчивой зоной радиационного пояса (17—23Дс) располагается область (зона псевдозахвата), где энергетич. спектр частиц становится очень мягким и наблюдаются конвективные потоки плазмы. На ночной стороне образуется протяженный плазменный шлейф, иа к-рый, вероятно, сильно влияют процессы, происходящие н межпланетной среде.
В систему С. входят окружающие его знаменитые кольца и 18 спутников. Кольца представляют собой единую плоскую систему небольшой толщины (менее KH-лометра), расположенную в экваториальной плоскости 4^0 планеты. Выделяют 7 колец, основные из к-рых А, В
и С занимают область пространства между 1,2 и 2,3 Rffi Кольца обладают чрезвычайно сложной виутр. струну турой: каждое из них состоит ещё из сотен индивидуал»*? ных колечек. Эта динамич. структура, так же, как.^* более крупные промежутки внутри колец (деления), ЯВ4 ляются следствием резонансов, обусловленных гравитац. взаимодействием колец с неравновесной фкгураЦ планеты и её многочисл. спутниками. Наиб, заметив ¦' деления Кассини, Максвелла, Гюйгенса, Энке, Килера/ В радиальном направлении периодически иаблюдаюте* тёмные и светлые образования («спицы»), существование к-рых свяаывают с электростатич. эффектами, обус«/ ловленными наличием пылевых частиц внутри колец^ погружённых в магнитосферу С. (с процессами в «пылевой плазме»). Внутри кольца С расположено ближайм шее к планете слабое кольцо D, у внеш. края кольца А («2,3 Йс) находится очень тонкое кольцо F, а за вии/ вплоть до «8 Rc, последовательно очень слабые кольца G н Е. Общая масса колец 5-Ю-8 Mc. Размеры частиц,< образующих кольца, прибл. от долей см до 5 м, cocTOat они в осн. нз льда (гл. обр. водяного). Проблема их происхождения не решена — это либо реликты ран* ней стадии эволюцин Солнечной системы, либо рец зультат гравитац. взаимодействия С. с ядрами комёт,,
Все крупные спутники С., исключая Титан и Фебу^ имеют ледяные поверхности. Низкие ср. плотности (1,2—1,4 г/см3) свидетельствуют о том, что эти тела', почти целиком водно-ледииые; несколько больше относит. содержание скальных пород у Мимаса, Дионы, Рев (размеры от 400—500 до 1500 км). Тем ке менее на шь верхиости большинства спутников С. присутствуют характерные следы эндогенной активности, особен!»1-сильно выраженные на Энцеладе. Этот факт пока Bft нашёл убедит, объяснения (наиб, вероятной причиной: является диссипация приливной энергин вследствие наличия резонансов при орбитальном движении спут? ника в гравитац. поле С.). Размеры открытых «Вояд* жером» маленьких спутников неправильной формы,’ находящихся в динамич. взаимодействии с более крув* ными спутниками и кольцами, прибл. от 30 до 190 клц
Нанб. интерес представляет самый крупный спутнн^ С.— Титан, превышающий по размерам Меркурий (ра^; диус Титана 2575 км, ср. плотность 1,9 г/см^). Замечат.' особенность этого спутника — наличие у него мощно^. атмосферы (состоящей в оси, из азота) с давление* у поверхности »1,5 атм и темп-рой ж 92 К. По-видн-мому, Титан состоит наполовину из льдов к наполовину из скальных пород (силикатов, металлов). Собств. мага, поля Титан ие имеет. На его поверхности с большой вероятностью присутствуют моря и озёра из метана и, возможно, океаны из этана. Из метана состоят и довольно плотные облака, из к-рых метан в виде дождя может выпадать иа поверхность; предполагают, что круговорот метана на Титане аналогичен круговороту воды иа Земле. В атмосфере Титана обнаружен богатый спектр простых органич. соединений, а сама атмосфера теряет атомарный и молекулярный водород и азот, что приводит к сложным процессам взаимодействия Тнтана с магнитосферой С. По характеру глобальной дымки и проявлению заметного парникового эффекта у поверхности Титан в чём-то напоминает Венеру, хотя определяющие эти свойства хим. состав и процессы иной природы. Лаб. моделирование и расчёты предсказывают, что при сов р. скорости образования органич. веществ за время жизни Солнечной системы на Титане должен был образоваться слой такого материала толщиной ие менее 100 м. Поэтому с Титаном связывают надежды обнаружить аналог первичного органич. вещества, к-рое могло существовать на ранней Земле.
