NÁZEV ŠKOLY : Základní škola Hostouň, okres Domažlice, příspěvková organizace NÁZEV PROJEKTU: Moderní škola REGISTRAČNÍ ČÍSLO PROJEKTU: CZ.1.07/1.4.00/ ŠABLONA: III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT NÁZEV A ČÍSLO MATERIÁLU: VY_32_INOVACE_18_S12-Fy-9 VYTVOŘENO : červen 2012 AUTOR: Zdeňka Špinlerová VZDĚLÁVACÍ OBLAST: Člověk a příroda VZDĚLÁVACÍ OBOR: Fyzika SADA: Fyzika pro 9. ročník NÁZEV VZDĚLÁVACÍHO MATERIÁLU: Planeta Saturn

ANOTACE:ANOTACE: ROČNÍK: 9. DRUH UČEBNÍHO MATERIÁLU: Prezentace STUPEŇ A TYP VZDĚLÁVÁNÍ: Základní vzdělávání – druhý stupeň POMŮCKY: Vytištěný závěrečný test (snímek 33) CÍL – INOVACE: Podporuje aktivní výklad i opakování učiva s využitím interaktivní tabule METODICKÉ POKYNY: Závěrečný test (snímek 33) je určen pro tisk. Materiál slouží k seznámení s planetou Saturn – od historie vzniku jména, základní charakteristiky (vnitřní stavba, povrch, atmosféra), oběžné dráhy až po přehled důležitých objevů a výzkum. OČEKÁVANÝ VÝSTUP: Žák se seznámí s planetou Saturn a bude umět porovnat základní data s naší planetou – Zemí.

Charakteristika Základnídata Důležitéobjevy

 je druhá největší planeta sluneční soustavy  je  je tak velký, že by se do něj vešlo devět Zemí v řadě za sebou  tvoří  tvoří ho hlavně plyn  nemá  nemá pevný povrch, takže na něm nemůže přistát žádné kosmické plavidlo  je  je charakteristická svým dobře viditelným prstencem

Saturn v pravých barvách na snímku sondy Voyager 2 (1981)  je šestá planeta sluneční soustavy, po Jupiteru druhá největší  planeta byla pozorována již starověkými astronomy  patří mezi velké plynné obry, pro které je typické, že nemají pevný povrch, ale pouze hustou atmosféru, která postupně přechází do pláště  Saturn je od Slunce desetkrát dále než Země, a proto je jeho teplota velmi nízká (–150 °C).  Průměrná hustota planety je nejnižší z celé sluneční soustavy, dokonce nižší než hustota vody.

Jak Saturn získal své jméno? V římské mytologii byl Saturn bohem rolnictví, zemědělství a sklizně. Saturnus chránil celou přírodu, lidstvo naučil pěstovat ovocné stromy a vinnou révu. Dal lidem mravní řád. Byla to nejšťastnější doba lidstva a lidstvo se utěšuje nadějí na návrat těchto blažených časů. Štěstí tehdejších lidí připomínaly Saturnálie, slavené po několik dní v prosinci, kdy panovala volnost a rovnost i mezi pány a otroky. Saturnus, vládce bohů, měl v římské tradici stejné osudy jako řecký bůh Kronos, s nímž Saturn splynul. Řecké bájesloví vypráví, že Kronos sdílel osudy Titánů a teprve později byl Diem omilostněn a stal se vládcem ostrovů blažených.

SATURN vznik a vývoj Snímek Saturnu z Voyageru 1 v listopadu roku Autor snímku: NASA Kosmická sonda: Voyager 1 Teorie gravitačního kolapsu předpokládá, že velké planety nevznikaly postupným slepováním drobných částic, ale poměrně rychlým smrštěním z nahuštěného shluku v zárodečném disku podobným způsobem, který je znám při vzniku hvězd. Podle teorie několika gravitačních kolapsů byl vznik plynných obrů krátký a v případě Saturnu trval jen několik století. Předpokládá se, že Saturn vznikl z protoplanetárního disku před 4,6 až 4,7 miliardami let.

 proběhl pravděpodobně stejným způsobem jako vznikaly kamenné planety.  Saturn je však velmi daleko od Slunce, v žádné z fází vzniku měsíců nevystoupila teplota na vysoké hodnoty jako v případě okolí Jupitera.  Vlivem nízkých teplot tak nedošlo k úniku lehce tavitelných látek z původního disku okolo vznikající planety.  Předpokládá se, že proto je v Saturnově měsíční soustavě tak vysoké zastoupení vodního ledu. Menší a zpětně obíhající měsíce jsou nejspíše jako v jiných případech zachycené planetky pocházející z jiných oblastí sluneční soustavy. Vznik velkých Saturnových měsíců

 Saturn je znám svou mohutnou soustavou planetárních prstenců, které jsou viditelné ze Země i malým dalekohledem  kolem planety obíhá také početná rodina měsíců - k r potvrzeno 62  největší z nich je Titan, který má jako jediný měsíc ve sluneční soustavě hustou atmosféru  na noční obloze je snadno pozorovatelný pouhým okem jako nažloutlý neblikavý objekt.  objem planety je 764 krát větší než objem Země  hmotnost Saturnu je 95x vyšší, než hmotnost Země.  má ze všech planet nejmenší hustotu (687 kg/m3) kg/m3) – jediná planeta s menší střední hustotou než voda.  jeden oběh okolo Slunce vykoná Saturn za 29,46 pozemského roku Základní charakteristika a porovnání

Složení  Saturn se podobně jako Jupiter celkově skládá ze 75 % vodíku a 25 % hélia se stopami metanu, vody a amoniaku.  Toto složení odpovídá složení původní mlhoviny, ze které se zformovaly všechny planety sluneční soustavy.  Předpokládá se, že jádro planety je tvořeno z kovového vodíku či hélia (nebo sloučeniny těchto dvou kovů), což je způsobeno obrovským tlakem panujícím uvnitř planety.  Teplota v jádře se odhaduje na K.K. Podle údajů získaných během průletu sondy Voyager 1 je poměr vodíku ku héliu v atmosféře 9:1.

Vnitřní stavba Saturnu vrstva tekutého kovového vodíku V hloubce až km pod vrchními mraky začíná vrstva tekutého kovového vodíku (má velmi dobrou elektrickou vodivost). Síla vrstvy je přibližně km. Mezi atmosférou, povrchem, pláštěm a jádrem nejsou zřetelné hranice. Pod mraky se vytváří globální oceán tekutého vodíku. Blíže ke středu planety získává kapalný vodík stále více vlastností kovů. Jádro planety Jádro planety - Jádro planety je tvořeno patrně těžšími prvky a ledem. Je asi třikrát větší než Země, ovšem jeho hmotnost je 25násobná K, -teplota ve vnitřním jádře je K, 8 miliónů MPa. -tlak se odhaduje na 8 miliónů MPa. vodík přechází do kapalného skupenství. Už 500 km pod vrcholky mraků vodík přechází do kapalného skupenství.

Saturn obíhá Slunce ve střední vzdálenosti 1426,9 miliónu km, což je přibližně dvojnásobek vzdálenosti Jupitera od Slunce a téměř desetinásobek vzdálenosti Země od Slunce. Oběžná rychlost dosahuje 9,66 km/s, což odpovídá km/h. Oběžná dráha Saturnu Oběžná dráha je eliptická, blízká kruhové. Odklon osy od kolmice na ekliptiku je 26,7°, zhruba o 4 stupně více, než je skloněna rotační osa Země. Sklon osy rotace planety vůči oběžné dráze Země má velký význam z hlediska viditelnosti Saturnových prstenců ze Země, kdy jsou vidět lépe či hůře, v závislosti na jejich sklonu vůči pozemskému pozorovateli a množství odráženého slunečního světla směrem k pozorovateli.

Rotace Saturnu  Jedna otočka planety kolem vlastní osy trvá 10,66 hodiny.  Saturn se tak řadí mezi planety s nejkratším dnem.  Rychlejší rotaci má již pouze Jupiter.  Rotace je diferenciální, což znamená, že rychlost není ve všech částech planety stejná. Klesá od rovníku směrem k pólu.  Na rovníku vykoná jednu otočku za 10 h a 14 min, kdežto například na 57° šířky trvá jedna otočka již 11 hodin a 7,5 minuty.

Atmosféra Saturnu Atmosféra Saturnu se skládá téměř výhradně z vodíku (89%) a hélia (11%). Ze Země byl v atmosféře Saturnu zjištěn molekulární vodík, čpavek a metan. Přístroje kosmických sond objevily dále hélium, fosfen, etan, acetylén, metyl acetylén a propan.  Extrémně řídká ionizovaná vrstva atmosféry Saturnu, sahá až po prstenec C.  Nejvrchnější vrstva atmosféry absorbuje ultrafialové záření, což vede ke vzniku mlžného oparu.  Nejchladnější částí atmosféry jsou póly, ale najdeme i u středu nízké teploty.  Žlutá barva planety je způsobena odrazem slunečního světla od horních mraků. Atmosféra v nepravých barvách Autor snímku: NASA

Díky 100 kilometrové vrstvě zmrzlých čpavkových krystalků nejsou v Saturnově atmosféře pozorovány tak výrazné pruhy a mračné víry jako u Jupitera. Sondou Voyager bylo zjištěno, že podél rovníkového pásu (asi do úrovně 35. rovnoběžek) vane silný západní vítr rychlostí až km/h. Ve vyšších saturnografických šířkách se vyskytují oblasti se západním i východním prouděním, rychlosti jsou však podstatně nižší. Na snímcích ze sond jsou patrné také mohutné atmosférické víry. Atmosféra severní polokoule Saturnu Atmosféra Ačkoliv rotační osa Saturnu je nakloněna v podobném úhlu jako osa Země, vliv procesů probíhajících v nitru a na povrchu planety má za následek i to, že na Saturnu nedochází ke střídání ročních období. Díky nízké hustotě, rychlé rotaci a složení planety má Saturn tvar koule zploštělé na pólech a vypouklé na rovníku. Poloměr na rovníku a na pólech se liší o téměř 10% ( km a km).

V Saturnově atmosféře vanou větry, které dosahují rychlosti až 400 m/s v oblasti pólů, v rovníkové oblasti oblasti dosahují rychlosti až km/h km/h, což je pětkrát více než nejrychlejší větry na Jupiteru. Převážná část větrů směřuje východním směrem a předbíhá rotaci planety. Západním směrem vanou pouze slabší větry v severních šířkách. Jižní polární vír na Saturnu Počasí a atmosférické útvary Okolo severního pólu planety obíhá záhadná struktura ve tvaru šestiúhelníku šestiúhelníku. Z pozorování za dlouhý čas vyplývá, že šestiúhelník s průměrem km je stabilní a nejedná se o krátkodobý jev. První snímky tohoto útvaru pocházejí již od sondy Voyager 1 a 2, podrobnější snímky útvaru pak přinesla sonda Cassini.

 objevila sonda Pioneer 11 v roce  Má mnohem menší intenzitu než magnetické pole Jupiteru a jde o nejslabší magnetické pole mezi všemi plynnými obry.  Na rovníku dosahuje jen o málo silnějších než magnetické pole Země. Magnetické pole Saturnu  Magnetosféra sahá daleko do prostoru, ale vlivem slunečního větru není podobně jako u ostatních planet stejně rozsáhlá na obě strany. Na přivrácené straně ke Slunci je pole vlivem tlaku proudících částic deformováno směrem k planetě tvořící plazmový torus, který je největší v celé sluneční soustavě (Sahá od 15-ti násobku poloměru planety až do 25-ti násobku poloměru.).  Pole sahá do vzdálenosti asi 1,1 miliónu km, na odvrácené straně bude protaženo do chvostu, který se táhne za planetou, ale jeho délka není v současnosti známá.  V magnetosféře Saturnu se nacházejí všechny jeho prstence a měsíce.

Vlivem existence magnetosféry se v oblasti pólů příležitostně vyskytují polární záře, které jsou viditelné v ultrafialové části spektra. Ve viditelném spektru nebyly polární záře zatím pozorovány. Pozorované polární záře sahají až km nad oblačnou vrstvu planety. Roční období Na Saturnu se střídají dvě roční období a to léto a zima. Léto nastává, když je Saturn nakloněný ke Slunci tak, že je Slunce v rovině s prstenci Saturnu a sluneční paprsky dopadají na povrch pod menším úhlem než v zimě, a tedy se jich méně odráží do okolního prostředí. Tato dvě roční období se na planetě střídají přibližně každých 15 let. Na planetě se však roční období nijak neprojevují.

Soustava prstenců v rovině rovníku Saturnu má celkem průměr km, ale jsou tenké jen několik stovek metrů. Složení prstenců: Skládají se z částic o velikosti od centimetrů po desítky metrů a jsou převážně (93%) z ledu (některé mohou být ledem pokryty); obsahují stopy křemíkových a uhlíkových minerálů. Jejich stáří se dnes odhaduje na pouhé stovky miliónů let, takže je můžeme považovat za velmi mladé. Snímky z Voyagerů zachytily mnohem rozmanitější strukturu. Prstence totiž připomínají velkou gramofonovou desku. Hlavní prstence se skládají z tisíců dalších.

Prstence jsou oddělené tzv. děleními, Cassiniho dělením a Enckeho dělením a pozorovatelnými i menšími dalekohledy přímo ze Země. Sonda Cassini zjistila, že samotné prstence mají svoji vlastní tenkou atmosféru tvořenou molekulárním kyslíkem, který vzniká působením slunečního záření na vodní led. Prstence Saturnu Prstence jsou pravděpodobně nejznámější částí Saturnu. Až do věku kosmických sond byly známy tři hlavní prstence A, B, C a dva slabé, ze Země jen občas viditelné D a E. Jejich původ se nejčastěji vysvětluje tak, že jsou pozůstatkem po katastrofě, která vedla k rozbití Saturnova měsíce a trosky vzniklé po této katastrofě se rozprostřely po oběžné dráze kolem Saturnu. Poprvé je pozoroval Galileo Galilei v roce 1610.

Saturnovy měsíce Planeta Saturn má podobně rozsáhlou rodinu měsíců jako planeta Jupiter. V současné době je objeveno 61 měsíců Saturnu různých tvarů a velikostí. Nejznámějším ze Saturnových měsíců je měsíc Titan s průměrem 5150 km, který je druhým největším měsícem sluneční soustavy, dokonce větší než planeta Merkur a téměř stejně velký jako Mars. Na povrchu Titanu se nacházejí jezera tvořená uhlovodíky a spekuluje se, že se na něm mohou vyskytovat primitivní formy života. Vrstvy atmosféry Titanu Jedná se o jeden ze dvou měsíců sluneční soustavy, který má vlastní hustou atmosféru - z 85% tvořena dusíkem, z 12% argonem a metanem a z 3% organickými molekulami.

Další velké měsíce SATURNU Iapetus patří k největším hádankám v Saturnově soustavě. Má jednu stranu světlou jako sníh a na druhé straně je tmavý jako černý samet s obrovským horským hřebenem, který se táhne po většinu délky rovníku v tmavé části měsíce. Rhea je největší ze Saturnových ledových. měsíců. Jeho povrch je nejhustěji pokryt impaktními krátery - největší z nich má průměr 300 km. Na straně měsíce trvale odvrácené od Saturna je soustava světlých pruhů. Může to být námraza z vodní páry, kdysi uniklé z trhlin. Teplota povrchu se pohybuje mezi 174 °C na slunci a -200 °C ve stínu.

Tethys má na povrchu pás z obrovské trhliny s názvem Ithaca Chasma, který se táhne přes téměř tři čtvrtiny délky kolem Měsíce. Měsíc má kulovitý tvar, řadí se mezi středně velké s velkým obsahem vodního ledu. Mezi ledovými měsíci největší hustotu. Povrch měsíce je pokrytý krátery a vzdáleně připomíná planetu Merkur. Mimas má obrovský kráter na jedné straně, což je výsledek dávného nárazu jiného tělesa, který téměř měsíc rozdělil. Mimas „ je velká špinavá ledová koule", posetá impaktními krátery.

Zvláštní skupinou Saturnových měsíců jsou pak měsíce pastýřské, které obíhají uvnitř Saturnových prstenců a jsou zodpovědné za vytvoření dělení mezi jednotlivými prstenci. ENCELADUS EPIMETHEUS HYPERION

PANDORA PHOEBE TELESTO JANUS

Základní data

Důležité objevy

Výzkum Saturnu Současná astronomie čerpá většinu detailních znalostí o Saturnu ze snímků, pořízených kosmickými sondami První z nich byl Pioneer 11, který prolétl v blízkosti Saturnu roku K planetě dorazil po čtyř a půl roční cestě meziplanetárním prostorem. Voyager 1Voyager 2 v letech 1980 a Dalšími průzkumníky Saturnu byly sondy Voyager 1 a Voyager 2, které snímkovaly Saturn v letech 1980 a Během přeletu bylo pořízeno množství fotografií, které přinesly řadu nových poznatků o planetě. Podařilo se rovněž získat snímky měsíců a nasbírat základní údaje o atmosféře Titanu a jeho teplotě. V roce 1997 Cassini-Huygens V roce 1997 odstartovala z kosmodromu na mysu Canaveral raketa Titan, nesoucí na palubě planetární sondu Cassini-Huygens, která jako první sonda v historii měla za úkol být navedena na oběžnou dráhu kolem Saturnu.

Pokuste se v následující tabulce porovnat některé základní parametry planety Saturn s naší planetou Zemí. SATURNZEMĚ Rovníkový poloměr Střední vzdálenost od Slunce Doba oběhu kolem Slunce Doba otočení kolem osy km km 29,5 let 10,5 h km 365,25 dne 24 h km

A co nás čeká příště?

URAN NEPTUN

Pokuste se v následující tabulce porovnat některé základní parametry planety Saturn s naší planetou Zemí. SATURNZEMĚ Rovníkový poloměr Střední vzdálenost od Slunce Doba oběhu kolem Slunce Doba otočení kolem osy

1)Přispěvatelé Wikipedie, Sluneční soustava [online], Wikipedie: Otevřená encyklopedie, c2012, Datum poslední revize , 16:31 UTC, [citováno ] 2)Přispěvatelé Wikipedie, Saturn (planeta) [online], Wikipedie: Otevřená encyklopedie, c2012, Datum poslední revize , 19:21 UTC, [citováno ] 3)Autorský tým, astronomia.zcu.cz, Snímky planety Saturn [online], ASTRONOMIA: Astronomický server Fakulty pedagogické ZČU v Plzni, c2012 Stránka byla naposledy editována 15. ledna 2010 v 19:41. [citováno ] 4)Zámečník P., Merkur [online], Planets.cz Vesmír na dosah, c2009, [citováno ] 5)Lukáš Sklenský, Planeta Saturn [online], VESMÍR, c2012, [citováno ] 6)Přispěvatelé Wikipedie, Prstence Saturnu [online], Wikipedie: Otevřená encyklopedie, c2012, Datum poslední revize , 04:15 UTC, [citováno ] 7)Saturn, Složení planety, Planety a jejich měsíce, Poslední změna 11. listopadu :18:46, [citováno ]

1)Zámečník P., Merkur [online], Planets.cz Vesmír na dosah, c2009, [citováno ] 2)Autorský tým, astronomia.zcu.cz, Snímky planety Saturn [online], ASTRONOMIA: Astronomický server Fakulty pedagogické ZČU v Plzni, c2012 Stránka byla naposledy editována 15. ledna 2010 v 19:41. [citováno ] 3)Přispěvatelé Wikipedie, Plynný obr [online], Wikipedie: Otevřená encyklopedie, c2012, Datum poslední revize , 20:44 UTC, [citováno ] 4)