Kiến Thức Phổ Thông

Sao Thổ: Sự thật về Vành Đai, Mặt trăng & Kích thước của sao Thổ

Sao Thổ là hành tinh thứ sáu tính từ Mặt Trời và là hành tinh lớn thứ hai trong Hệ Mặt Trời. Saturn là tên La Mã của Cronus, chúa tể của người Titans trong thần thoại Hy Lạp. Sao Thổ là gốc của từ tiếng Anh “Thứ bảy”.

Sao Thổ là hành tinh xa nhất từ Trái Đất có thể nhìn thấy bằng mắt thường, nhưng thông qua kính viễn vọng, có thể nhìn thấy các đặc điểm nổi bật nhất trên hành tinh này: các vành đai của sao Thổ. Mặc dù những người khổng lồ khí khác trong hệ Mặt Trời – sao Mộc, sao Thiên Vươngsao Hải Vương – cũng có vành đai, nhưng những sao Thổ không nghi ngờ gì là “phi thường” nhất.

Sơ yếu lý lịch của Sao Thổ

Đường kính xích đạo 120,536 km
Đường kính cực 108,728 km
Khối lượng5.68 × 10^26 kg (95 Trái Đất)
Vệ tinh tự nhiên62 (TitanEnceladusIapetus & Rhea)
Vành đai30+ (7 Nhóm)
Bán trục lớn 1,426,666,422 km (9.54 AU)
Chu kỳ quay 10,756 ngày (29.5 năm)
Nhiệt độ thực-178 °C
Lần đầu tìm thấyThế kỷ 8 TCN
Tìm thấy bởiAssyrians

Tính chất vật lý

Sao Thổ là một khối khí khổng lồ được tạo thành chủ yếu từ hydro và heli. Sao Thổ là hành tinh lớn nhất, có thể chứa hơn 760 Trái Đất và lớn hơn bất kỳ hành tinh nào khác trừ sao Mộc, gấp khoảng 95 lần khối lượng Trái đất.

Tuy nhiên, sao Thổ có mật độ (khối lượng riêng) thấp nhất trong tất cả các hành tinh và là hành tinh duy nhất nhẹ hơn nước – nếu có một bồn tắm đủ lớn để chứa nó, sao Thổ sẽ nổi.

Các dải màu vàng trong bầu khí quyển của sao Thổ là kết quả của những cơn gió cực nhanh trong bầu khí quyển phía trên, có thể đạt tới 1.100 dặm / giờ (1.800 km / giờ) quanh xích đạo của nó, kết hợp với nhiệt tăng từ bên trong hành tinh.

Sao Thổ quay nhanh hơn bất kỳ hành tinh nào khác ngoại trừ sao Mộc, hoàn thành một vòng quay khoảng 10 giờ rưỡi. Việc quay nhanh này khiến sao Thổ phồng lên ở xích đạo của nó và phẳng ở hai cực – hành tinh nay rộng 8.000 dặm (13.000 km) hơn ở xích đạo của nó so với các cực.

Chúng ta đang nghi ngờ tồn tại 1 hình lục giác khổng lồ khoanh tròn cực bắc của nó, với mỗi cạnh của nó dài gần 7.500 dặm (12.500 km) – đủ lớn để chưa bốn Trái đất bên trong. Hình ảnh nhiệt cho thấy nó đạt khoảng dày khoảng 60 dặm (100 km) xuống bầu khí quyển của hành tinh. Vẫn chưa rõ lý do nó tồn tại, mặc dù một nghiên cứu cho rằng các tia nước nông trong khí quyển có thể đã hình thành của nó.

Các cơn bão titanic khác xuất hiện trong bầu khí quyển của sao Thổ mỗi năm một lần (khoảng 30 năm Trái đất), phá vỡ nhiệt độ và gió trên bầu trời của hành tinh. Sáu cơn bão như vậy đã được quan sát trên hành tinh kể từ năm 1876, nhưng vào năm 2011, tàu vũ trụ Cassini của NASA đã trở thành tàu không gian đầu tiên trực tiếp quan sát được.

Vào năm 2015, các nhà nghiên cứu cho rằng có một khoảng cách giữa những cơn bão này vì sự hiện diện của hơi nước trong bầu khí quyển của sao Thổ. Độ ẩm ngăn không khí ấm lên trong thời gian ngắn, nhưng về lâu dài, bầu khí quyển phía trên của sao Thổ trở nên dày đặc, chìm xuống và tạo ra một cơn bão lớn.

Giống như các hành tinh khổng lồ khác, sao Thổ cũng có ánh sáng phía bắc và phía nam, gây ra bởi các hạt từ Mặt Trời.

Thành phần và cấu trúc

Thành phần khí quyển (tính theo thể tích): 96,3% hydro phân tử, 3,25% heli, một lượng nhỏ khí mêtan, amoniac, hydro deuteride, ethane, aerosol băng aerosol, aerosol băng nước, aerosulf hydrosulfide

Từ trường: Sao Thổ có từ trường mạnh hơn khoảng 578 lần so với Trái Đất.

Thành phần hóa học: Sao Thổ dường như có lõi rắn nóng bên trong cấu tạo sắt và đá được bao quanh bởi lõi ngoài có lẽ bao gồm amoniac, metan và nước. Tiếp theo là một lớp hydro kim loại lỏng, nén mạnh, tiếp theo là một vùng hydro và heli nhớt. Khí hydro và heli trở thành khí ở gần bề mặt hành tinh và hòa với bầu khí quyển của nó.

Cấu trúc bên trong: Sao Thổ dường như có lõi từ lớn hơn khoảng 10 đến 20 lần so với Trái Đất.

Quỹ đạo và sự tự quay

  • Khoảng cách trung bình đến Mặt Trời: 885.904.700 dặm (1426725400 km) – 9,53707 lần so với Trái đất.
  • Điểm cận nhật: 838.519.000 dặm (1349467000 km) – 9.177 lần so với Trái đất.
  • Điểm viễn nhật: 934.530.000 dặm (1503983000 km) – 9,866 lần so với Trái đất.

Mặt trăng của sao Thổ

Sao Thổ có ít nhất 62 mặt trăng. Vì hành tinh được đặt theo tên của Cronus, chúa tể của những người khổng lồ trong thần thoại Hy Lạp, hầu hết các mặt trăng của sao Thổ được đặt theo tên của những Người khổng lồ khác, hậu duệ của Cronus hoặc cũng như theo những người khổng lồ từ thần thoại Gallic, Inuit và Norse.

Mặt trăng lớn nhất của sao Thổ, Titan, lớn hơn một chút so với sao Thủy và là mặt trăng lớn thứ hai trong hệ Mặt Trời sau mặt trăng của sao Mộc, Ganymede. (Mặt trăng của Trái Đất lớn thứ 5.) Titan được che giấu dưới bầu không khí rất dày, giàu nitơ, có thể giống như những gì Trái Đất đã có từ lâu, trước khi có sự sống.

Trong khi bầu khí quyển của Trái Đất kéo dài chỉ khoảng 37 dặm (60 km) vào không gian, Titan gần như gấp 10 lần về độ xa. Bầu khí quyển chứa một số hydrocarbon, hóa chất chủ yếu tạo ra nhiên liệu hóa thạch trên Trái Đất. Mưa metan rơi xuống từ bầu trời và di chuyển qua lớp vỏ băng giá của mặt trăng.

Một nghiên cứu đã phát hiện ra propylene, một hóa chất được sử dụng để sản xuất nhựa, trong bầu khí quyển của hành tinh này. Các quan sát được công bố vào năm 2016 cho thấy Titan có hẻm núi sâu đáng ngạc nhiên tràn ngập hydrocarbon lỏng.

Những mặt trăng này có thể sở hữu những đặc điểm kỳ quái. Pan và Atlas có hình dạng như đĩa bay; Iapetus có một mặt sáng như tuyết và một mặt tối như than. Enceladus cho thấy bằng chứng về “núi lửa băng”, và một đại dương ẩn giấu nước và các hóa chất khác từ 101 mạch nước phun được phát hiện ở cực nam của mặt trăng.

Một số trong số các vệ tinh này, như Prometheus và Pandora, là các mặt trăng”dẫn đầu”, tương tác với vật chất ở vành đai để giữ các vành đai ở nguyên trong quỹ đạo của chúng.

Mặc dù các nhà khoa học đã xác định được nhiều mặt trăng, hệ thống hỗn loạn của sao Thổ có những mặt trăng nhỏ khác liên tục được tạo ra và phá hủy.

Vành đai sao Thổ

Galileo Galilei là người đầu tiên nhìn thấy các vành đai của sao Thổ vào năm 1610, mặc dù từ kính viễn vọng của ông, chúng chỉ là đồ cầm tay. Nhà thiên văn học người Hà Lan, Christiaan Huygens, người có kính viễn vọng tốt hơn, đã cho rằng sao Thổ có một vành đai mỏng, phẳng.

Các nhà thiên văn học với các kính viễn vọng thậm chí còn tốt hơn đã phát hiện ra rằng sao Thổ thực sự có nhiều vòng được tạo thành từ hàng tỷ hạt băng và đá, có kích thước từ một hạt đường đến kích thước của một ngôi nhà. Vành đai lớn nhất trải dài tới 7.000 lần đường kính của sao Thổ. Những vành đai được cho là những mảnh vụn còn sót lại từ sao chổi, tiểu hành tinh hoặc mặt trăng bị vỡ tan. (Một nghiên cứu năm 2016 cũng đề xuất rằng các vành đai có thể là xác của các hành tinh lùn.)

Mặc dù vành đai kéo dài hàng ngàn dặm từ hành tinh, các vòng chính là điển hình dày chỉ khoảng 30 feet. Phi thuyền Cassini-Huygens tiết lộ độ phẳng trong một số vành đai, với các hạt chất đống trong va chạm mạnh và các rặng núi hơn 2 dặm (3 km) cao.

Các vành đai thường được đặt tên theo thứ tự abc – thứ tự chúng được phát hiện. Chúng thường tương đối gần nhau. Trừ 1 vành đai được quan sát bởi Cassini, khoảng cách giữa bó và vành đai lân cận là 2.920 dặm (4.700 km).

Các vành đai chính, hoạt động quanh hành tinh này, được gọi là C, B và A, với cách phân chia của Cassini ngăn cách B và A. Trong cùng là vòng D cực kỳ mờ nhạt. Toàn bộ hệ thống từ vòng ngoài vào trong có thể chứa 1 tỷ Trái Đất.

Những nấc thang bí ẩn đã được tìm thấy trong các vành đai của sao Thổ, có thể hình thành và phân tán trong vài giờ. Các nhà khoa học đã phỏng đoán những nan hoa này có thể bao gồm các tấm hạt có kích thước như hạt điện tích được tạo ra bởi các thiên thạch nhỏ tác động lên các vòng hoặc chùm electron từ tia sét của hành tinh.

Vòng F của sao Thổ cũng có vẻ ngoài gây chú ý – nó bao gồm một số vòng hẹp, và uốn cong, xoắn và các cụm sáng trong chúng có thể tạo ảo giác rằng những sợi này được bện. Những thay đổi trong các vành đai của sao Thổ, cũng như các vành đai của sao Mộc, là do các tác động từ các tiểu hành tinh và sao chổi.

Cuối nhiệm vụ, tàu vũ trụ Cassini đã thay đổi quỹ đạo theo cách đặt nó gần với các vành đai hơn bất kỳ tàu vũ trụ nào khác. Mặc dù dữ liệu vẫn đang được phân tích vào cuối năm 2017, tàu vũ trụ đã có cái nhìn cận cảnh hơn về các cấu trúc hạt vón cục gọi là “nón rơm” và các đặc điểm khác gọi là “cánh quạt” có thể mang lại nhiều thông tin hơn về sự hình thành của các vòng.

Sao Thổ tác dụng lực hấp dẫn lên hệ Mặt Trời

Là hành tinh lớn nhất trong hệ mặt trời sau sao Mộc, lực hút của sao Thổ đã giúp định hình hệ Mặt Trời. Nó có thể đã đẩy Hải vương tinh và Thiên vương tinh ra bên ngoài. Nó, cùng với sao Mộc, cũng có thể đã “ném” một loạt các mảnh vỡ về phía các hành tinh bên trong khi hệ Mặt Trời mới được hình thành

Các nhà khoa học vẫn đang tìm hiểu về cách những người khổng lồ khí ở dạng chung, và chạy các mô hình về sự hình thành hệ Mặt Trời để hiểu vai trò của sao Mộc, sao Thổ và các hành tinh khác trong hệ Mặt Trời của chúng ta. Một nghiên cứu năm 2017 cho thấy sao Thổ – còn hơn cả sao Mộc – “điều khiển” các tiểu hành tinh nguy hiểm cách xa Trái Đất.

Nghiên cứu & thăm dò

Phi thuyền đầu tiên đến sao Thổ là Pioneer 11 năm 1979, bay dọc 13.700 dặm (22.000 km) trên bề mặt sao Thổ, và đã khám phá ra hai vành đai bên ngoài của hành tinh cũng như sự hiện diện của một từ trường mạnh.

Tàu vũ trụ Voyager đã phát hiện ra các vành đai của hành tinh được tạo thành từ các vòng tròn nhỏ hơn và gửi lại dữ liệu về Trái Đất giúp các nhà khoa học tìm ra 9 mặt trăng.

Tàu vũ trụ Cassini quanh quanh quỹ đạo sao Thổ, là tàu vũ trụ liên hành tinh lớn nhất từng được chế tạo, tàu thăm dò cao hai tầng, nặng 6 tấn (5.650 kg), có khối lượng gần bằng một chiếc xe buýt trường học chứa 30 hành khách trống rỗng. Nó đã phát hiện ra các đám mây trên mặt trăng băng giá Enceladus và mang theo tàu thăm dò Huygens, lao qua bầu khí quyển của Titan để hạ cánh thành công trên bề mặt của nó.

Sau một thập kỷ quan sát, Cassini đã gửi lại dữ liệu đáng kinh ngạc về sao Thổ và các mặt trăng của nó, cũng như một bức ảnh tái tạo hình ảnh ban đầu của Đốm xanh mờ, chụp lại Trái Đất từ ​​phía sau sao Thổ, vào năm 2013. Nhiệm vụ kết thúc vào tháng 9/2017 khi Cassini gần cạn nhiên liệu, đã được cố tình hướng rơi vào sao Thổ để tránh làm ô nhiễm một mặt trăng có thể có sự sống.

Mặc dù không có nhiệm vụ nào trong tương lai chắc chắn được lên kế hoạch cho sao Thổ, nhưng có một số ý tưởng để gửi tàu vũ trụ theo hướng chung đó, có đi qua sao Thổ. Điều này bao gồm các nhiệm vụ thăm dò mặt trăng Enceladus hoặc Titan. Phương pháp thăm dò các mặt trăng vẫn đang được tìm ra, với một số người đề xuất tàu ngầm và những người khác đề xuất các động cơ được sửa đổi.

Biểu đồ sao Thổ

Kích thước của sao Thổ so với Trái Đất

Sao Thổ là hành tinh thứ 6 kể từ Mặt Trời và là hành tinh xa nhất có thể nhìn thấy bằng mắt thường. Sao Thổ hành tinh lớn thứ 2 trong hệ Mặt Trời và nổi tiếng nhờ vành đai đẹp rực rỡ của nó được phát hiện vào năm 1610 bởi nhà thiên văn học Galileo Galilei. Cũng giống như sao Mộc, sao Thổ là hành tinh khí khổng lồ gồm các loại khí chủ yếu metan, hydro, heli…

Thông tin thú vị về sao Thổ

Sao Thổ có thể nhìn thấy bằng mắt thường

Nó là vật thể sáng thứ 5 trong hệ Mặt Trời. Do vậy có thể dễ dàng được quan sát bởi ống nhòm và kính viễn vọng nhỏ.

Người cổ đại từ lâu đã biết lên sao Thổ bao gồm người Babylon và người Đông Á

Người Roman đặt tên cho nó là thần Saturnus còn đối với người Hi Lạp là Cronus.

Sao thổ là hành tinh phẳng nhất

Đường kính cực của nó bằng 90% đường kính xích đạo, điều này là do mật độ (khối lượng riêng) vật chất thấp và quay nhanh. Sao Thổ quay trên trục của nó 10 giờ 34 phút/lần và nó là hành tinh có ngày ngắn thứ hai trong hệ Mặt Trời

Mất 29,4 năm Trái Đất để sao Thổ quay hết một vòng quay Mặt Trời

Chuyển động chậm chạp của nó trong khi của các ngôi sao khác vẫn di chuyển bình thường khiến nó được đặt biệt danh là “Lubadsagush” bởi người Assyria cổ đại. Có nghĩa là “Cổ nhất trong những cái cổ”

Bầu khí quyển trên sao Thổ được chia thành các dải mây

Các lớp trên cùng chủ yếu là đá amoniac. Bên dưới chúng, những đám mây chủ yếu là nước đá. Dưới đây là các lớp hỗn hợp đá lạnh và lưu huỳnh.

Sao Thổ có bão hình bầu dục tương tự như sao Mộc

Vùng cực bắc của nó có các đám mây mây hình lục giác. Các nhà khoa học cho rằng có thể có một dạng sóng ở trong những đám mây trên. Hành tinh này cũng có một xoáy ở cực nam giống như một cơn bão.

Sao Thổ chủ yếu cấu tạo từ Hydro

Hydro tồn tại ở các lớp sâu trong hành tinh. Cuối cùng, vào sâu bên trong, hydro trở thành kim loại. Tại lõi là một lõi cực kỳ nóng.

Sao Thổ có hệ thống vành đai rộng nhất hệ Mặt Trời

Vành đai này được tạo ra chủ yếu là các khối băng và một lượng nhỏ bụi cacbon. Vành đai này cách xa hơn 120.700 km so hành tinh, nhưng rất mỏng: chỉ dày khoảng 20 mét. (đáng suy ngẫm – chỉ 20 m, tương đương 1 căn nhà 3 tầng)

Sao Thổ có 150 mặt trăng (gồm cả mặt trăng cỡ nhỏ)

Tất cả chúng đều là thế giới băng giá. Các mặt trăng lớn nhất là Titan và Rhea. Còn Enceladus dường như có một đại dương bên dưới bề mặt băng giá của nó.

Titan là một mặt trăng với bầu không khí giàu nitơ hỗn loạn và dày đặc

Titan bao gồm chủ yếu là nước đá (lạnh) và đá. Bề mặt giá lạnh của nó có các hồ chứa khí metan và bề mặt được bao phủ bởi nitơ đông lạnh. Các nhà khoa học hành tinh coi Titan là một viễn cảnh có thể thành hiện thực cho một cuộc sống thực sự, nhưng không phải là cuộc sống như trên Trái Đất.

Có 4 tàu vũ trụ từng ghé thăm sao Thổ

Pioneer 11, Voyager 1 và 2, cũng như Cassini–Huygens tất cả đã từng thực hiện các nghiên cứu trên hành tinh này. Cassini quay quanh Sao Thổ từ tháng 7/2004 đến tháng 9/2017, gửi về Trái Đất rất nhiều dữ liệu về Sao Thổ, cũng như các mặt trăng và vành đai của nó.

Đôi chút về vành đai sao Thổ

Trong khi tất cả những hành tinh khí khác trong hệ Mặt Trời của chúng ta đều có các vành đai thì không cái nào trong số chúng đặc biệt bằng của sao Thổ. Vành đai sao Thổ được phát hiện bởi Galileo Galilei vào năm 1610, người đã quan sát chúng bằng kính viễn vọng. Cái nhìn rõ nét về vành đai này đầu tiên là bởi tàu vũ trụ Pioneer 11 đã bay đến đây vào ngày 1/9/1971.

Vành đai sao Thổ được tạo thành từ hàng tỷ hạt có kích thước từ hạt bụi nhỏ cho đến các vật thể lớn như 1 ngọn núi. Chúng được tạo thành từ các khối băng và đá, được cho là đến từ các sao chổi, tiểu hành tinh hay thậm chí là các mặt trăng đã bị phá vỡ vì 1 lý do nào đó.

Vành đai của sao Thổ được chia thành 7 nhóm, đặt tên theo thứ tự bảng chữ cái và theo thứ tự phát hiện của chúng (Từ sao Thổ hướng ra ngoài D, C, B, A, F, G và E). Vành F được giữ bởi hai mặt trăng của Sao Thổ, Prometheus và Pandora, chúng được gọi là ‘mặt trăng dẫn dắt’ (tạo 1 cơ sở vành để cho các vật thể khác ở trên). Các vệ tinh còn lại có cũng trách nhiệm hình thành vành đai.

Khí quyển sao Thổ

Bầu khí quyển của sao Thổ bao gồm chủ yếu hydro (96%) và helium (3%) với các dấu vết của các chất khác như metan, amoniac, axetilen, etan, propan và photpho. Gió trong bầu khí quyển tầng trên có thể đạt tới vận tốc 500 m/s, kết hợp với nhiệt độ tăng từ bên trong nên hình thành các dải màu vàng trên sao Thổ.

Tags
Back to top button