SATURN

Saturn
Saturn
     Szósta planeta Układu Słonecznego według oddalenia od Słońca. Jest to gazowy olbrzym, drugi pod względem masy i wielkości po Jowiszu, a przy tym paradoksalnie o najmniejszej gęstości zePierścienie Saturna wszystkich planet całego Układu Słonecznego. Saturn znany był już w świecie starożytnym. Charakterystyczną jego cechą są pierścienie składające się głównie z lodu i z odłamków skalnych. Obecnie znamy 61 naturalnych satelitów Saturna. Nazwa planety pochodzi od imienia rzymskiego boga - Saturna.

Saturn jest wyraźnie spłaszczony na biegunach i "wydęty" na równiku (owalna sferoida); jego średnica biegunowa jest o ok. 10% krótsza od równikowej. Jest to Oś Saturnawynikiem szybkiej rotacji wokół osi i gazowo-ciekłej budowy obiektu. Pozostałe gazowe olbrzymy także są spłaszczone, ale w mniejszym stopniu. Saturn jest jedyną planetą Układu Słonecznego, która posiada mniejszą gęstość niż woda. Choć jądro planety jest gęstsze niż woda to gęstość względna planety wynosi 0,69 g/cm³ ze względu na gazową atmosferę. Średnica równikowa: 120 540 km. Oś obrotu nachylona pod kątem 65° do płaszczyzny ekliptyki.

Prędkość wiatrów na planecie osiąga 1800 km/h. Okres obrotu planety podlega tzw. rotacji różnicowej - obrót atmosfery na równiku jest szybszy niż na biegunach i trwa 10h 14min 10s. W takim tempie Saturn jest w stanie obrócić się o 810° w ciągu doby. Na większych szerokościach geograficznych czas obrotu jest o ok. 25 min dłuższy i wynosi w przybliżeniu 10h 39min 24s.

Podczas przelotu sondy Cassini w 2004, aparatura radiowa sondy wykryła, że czas rotacji minimalnie się zwiększył i wynosił 10h 45min 45s. Powód tego spowolnienia nie jest jednak znany. Dzięki ostatnim pomiarom wykonanym przez magnetometr znajdujący się na pokładzie sondy Cassini, wiemy, że doba na Saturnie trwa 10 godzin, 47 minut i 6 sekund z błędem 40 sekund - wyniki te opublikowała w "Nature" grupa astronomów NASA Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie. Pole magnetyczne Saturna jest generowane w ciekłym metalicznym jądrze planety. Jego natężenie zmienia się cyklicznie na skutek rotacji ciała i dzięki temu może posłużyć do oszacowania jej tempa.Budowa Saturna Jest to najdokładniejszy pomiar w historii. Przy okazji okazało się bowiem, że obserwacje radiowe nie nadają się do dokładnych pomiarów długości doby, bo natężenie tego promieniowania zmienia się znacznie i trudno odseparować jego fluktuacje od ewentualnych i rzeczywistych zmian długości doby na Saturnie

Pierścienie Saturna po raz pierwszy zaobserwował Galileo Galilei w 1610 przy pomocy zbudowanego przez siebie teleskopu, ale nie był w stanie wytłumaczyć ich istnienia. W liście do Wielkiego Księcia Toskanii pisał: "Saturn nie jest samotnym ciałem, ale jest złożony z trzech elementów które prawie się nie stykają i nigdy się nie przemieszczają względem siebie. Układają się one w jednym równoleżniku na tle Zodiaku, a centralna część jest trzykrotnie większa od zewnętrznych". On także określił Saturna, jakoby miał posiadać "ucho". W 1612 pierścienie były zorientowane w stronę Ziemi, co umożliwiało obserwacje, ale następnie poczęły "znikać", by ponownie się pojawić w 1613 tym samym mieszając Galileusza. Nie doczekał on rozwiązania tej zagadki.

Następnie pierścienie Saturna były obserwowane regularnie od 1655 przez angielskiego uczonego Christiana Huygensa, korzystającego z potężniejszych teleskopów od tych za czasów Galileusza. Jego obserwacje nie wykazały jednak nic ponad odkrycia włoskiego astronoma. W 1675 Włoch Giovanni Domenico Cassini odkrył lukę pomiędzy dwoma największymi pierścieniami, która potem na jego cześć została nazwana Przerwą Cassiniego.

Pierścienie, przy sprzyjających warunkach, można już dostrzec używając niewielkiego teleskopu. PireścienieRozprzestrzeniają się od 6 630 km do 120 700 km od równika planety. Zbudowane są one z krzemionki, tlenków żelaza oraz brył lodu o wielkości od pyłku kurzu do samochodu. Istnieją dwie główne teorie opisujące pochodzenia pierścieni Saturna. Pierwsza teoria, zaproponowana przez Eduarda Roche'a, zakłada że dzisiejsze pierścienie były niegdyś księżycem Saturna, który przekroczył granicę Roche'a i został rozerwany przez siły pływowe planety. W wyniku tego powstało wiele różnych wielkości brył, które pod wpływem grawitacji Saturna przybrały znaną nam dzisiaj postać pierścieni. Alternatywą tej teorii jest hipoteza, że owy księżyc mógł również rozkruszyć się pod wpływem kolizji z jakimś innym ciałem np. kometą. Wówczas również poddałby się grawitacji planety i utworzył podobny efekt. Druga teoria przewiduje natomiast, że pierścienie mogą być przechwyconą przez grawitację planety pierwotną materią międzygwiezdną. Jednak ta teoria nie jest dzisiaj szeroko przyjmowana, jako że naukowcy sugerują niedawne pochodzenie pierścieni.

Podczas gdy największe przerwy: Cassiniego i Encke można obserwować z Ziemi, Voyager odkrył tysiące zawiłych przerw i "malutkich pierścieni". Taka budowa może wynikać z grawitacyjnego oddziaływania Saturna na wiele mniejszych ciał różnego pochodzenia (księżyce, komety, asteroidy). Niektóre nieregularne przerwy mogą powstawać poprzez obieg mniejszych księżyców, takich jak Pan. Z drugiej strony wiele innych, być może jeszcze nie odkrytych przerw (lub "malutkich pierścieni") może istnieć dzięki grawitacyjnemu "podparciu" o takie satelity jak: Prometeusz czy Pandora. Pozostałe, bardziej regularne przerwy, wynikają najprawdopodobniej z rezonansu orbitalnego zachodzącego pomiędzy bryłami pierścienia, a masywniejszymi księżycami, np. Mimas podtrzymuje zachowanie Przerwy Cassiniego. Dane przesłane przez sondę Cassini wskazują jakoby pierścienie posiadały własną, niezależną od Saturna szczątkową atmosferę. W jej skład miałby przede wszystkim wchodzić tlen i wodór, pochodzący od rozkładu ciekłego lodu zawartego w lodowych bryłach pierścienia i nie tylko.

Przed 1980 struktura magnetyzmu pierścieni była tłumaczona wyłącznie oddziaływaniem grawitacyjnym Saturna (i w mniejszym stopniu większych księżyców). W 1981 Voyager wykrył specyficzne promieniowanie radiowe pochodzące od pierścieni planety, zwłaszcza pierścienia B, o niewiadomym pochodzeniu. Odkryto również, że reakcje elektromagnetyczne pierścieni są zsynchronizowane z magnetosferą Saturna. Dokładny mechanizm tych zjawisk wciąż pozostaje nieznany.

Saturn imponuje ilością (drugą po Jowiszu) księżyców - z 61 dotychczas odkrytych przy czym istnienie 3 jest wciąż dyskusyjne, 48 ma już oficjalne nazwy. Nigdy jednak nie będzie możliwe ustalenie ostatecznej liczby satelitów - bryły lodu, z których składa się pierścień, mogą być czasami wytrącane przez grawitację planety, stając się tymczasowo satelitą. Tym bardziej nie istnieje wyraźna granica pomiędzy dużą skałą pierścienia, a małym księżycem. Dzięki siłom pływowym Saturna, księżyce się stopniowo przemieszczają w stosunku do miejsc, w których się pierwotnie ukształtowały.


Widok Saturna z Ziemi


Widok Saturna z Ziemi

Saturn w liczbach

parametrwartość
Średnia odległość od Słońca 1 427 000 000 km
Najmniejsza odległość od Słońca 1 346 400 000 km
Największa odległość od Słońca 1 510 900 000 km
Mimośród orbity 0,056
Nachylenie orbity względem ekliptyki 2°29'22''
Gwiazdowy okres obiegu 29,458 lat
Okres obrotu wokół osi 10h14m24s*
Synodyczny okres obiegu 378,1d
Średnia prędkość orbitalna 9,6 km/s
Nachylenie równika względem orbity 26°44'
Średnica równikowa planety 120 670 km
Średnica biegunowa planety 109 110 km
Spłaszczenie 0,000814815
Masa planety 5,684*1029 g
Masa w jednostkach masy Ziemi 95,112
Objętość planety 8,06*1014 km3
Objętość w stosunku do objętości Ziemi 770,5
Powierzchnia planety 46 441 000 tys. km2
Średnia gęstość 0,71 g/cm3
Siła ciężkości na powierzchni planety 944 cm/s2
Prędkość ucieczki 37 km/s
Średnia temperatura powierzchni -193°C
Ciśnienie atmosferyczne setki tysiecy atm.
Główny składnik atmosfery NH3 i CH4
Liczba księżyców 17
Albedo optyczne 0,69
Najmniejsza odległość od Ziemi 1 199 000 000 km
Największa odległość od Ziemi 1 653 000 000 km
Największa średnica kątowa 20
Najmniejsza średnica kątowa 20
Maksymalna wielkość gwiazdowa -2,5m
Minimalna wielkość gwiazdowa -1,4m

Księżyce Saturna

Nazwa księżycaOdległość od środka planety (tys. km)Średni promień (km)Okres orbitalny (dni)Rok odkryciaOdkrywca
Pan 133,5 10 0,58 1990 M. Schowalter
Atlas 138 16 0,6 1980 "Voyager 1"
Prometeusz 139 47,5 0,61 1980 "Voyager 1"
Pandora 142 42 0,63 1980 "Voyager 1"
Epimetheus 151 58,5 0,69 1966 J. Fountain, S. Larson
Janus 151 89 0,7 1966 A. Dollfus
Mimas 186 199 0,94 1789 F.W. Herschel
Enceladus 238 249 1,37 1789 F.W. Herschel
Tethys 295 530 1,89 1684 G.D. Cassini
Telesto 295 11 1,89 1980 "Voyager 1"
Calypso 295 9,5 1,89 1980 "Voyager 1"
Dione 377 560 2,74 1684 G.D. Cassini
Helena 377 16 2,74 1980 "Voyager 1"
Rhea 527 764 4,52 1672 G.D. Cassini
Tytan 1222 2575 15,9 1655 Ch. Huygens
Hyperion 1481 133 21,3 1848 G.Ph. Bond, W. Lassell
Iapetus 3562 718 79,3 1671 G.D. Cassini
Phoebe 12952 110 550 1898 W.H. Pickering

Misje na Saturna

Sonda / KrajData wystrzeleniaKoniec misjiRodzaj sondyOsiągnięcia
Pioneer 11/USA 05.04.1973 01.09.1979 - pierwszy w historii próbnik Saturna; przelot w odleglości niespełna 21 tys. km od górnej granicy obłoków
Voyager 2/USA 20.08.1977 25.08.1979 - przelot, dalej do Urana
Voyager 1/USA 05.09.1977 12.11.1980 - przelot, dalej poza Układ Słoneczny
Cassini/USA 15.10.1997 ??.08.2004 orbiter celem misji były badania Saturna i jego księżyca Tytana realizowane przez sondę międzyplanetarną Cassini (wraz z towarzyszącym jej próbnikiem Huygens); sonda wyniesiona 15 X 1997 przez rakietę Titan, 2004 stanie się sztucznym satelitą (orbiterem) Saturna, natomiast próbnik Huygens, po oddzieleniu od sondy, dotrze do powierzchni Tytana; głównym zadaniem misji jest uzyskanie obrazów planety, jej satelitów i pierścieni w zakresach swiatła widzialnego, podczerwieni i nadfioletu, zbadanie składu atmosfer Saturna i Tytana, właściwości ich powierzchni i struktury wewnętrznej, pomiary temperatury, wiatrów oraz badania magnetosfery Saturna i znajdującej się w niej plazmy.