Saturn

Saturn jest szóstą według oddalenia od Słońca i drugą pod względem wielkości planetą Układu Słonecznego. Starożytni Rzymianie nazwali ją imieniem boga, który miał nauczyć ludzi uprawy roli.

DANE LICZBOWE:

Średnia odległość od słońca 1 430 000 000 km
Średnica na równiku 120 536 km
Okres obiegu wokół słońca 29,46 lat ziemskich
Okres obrotu 10godz. 39min. 22sek.
Prędkość orbitalna

9,64 km/s

Temperatura powierzchni -180°C
Masa (masa Ziemi = 1) 95,18
Średnia gęstość (gęstość wody = 1) 0,69
Grawitacja na powierzchni (grawitacja Ziemi = 1) 0,93
Liczba księżyców 47

Saturn jest planetą o najmniejszej gęstości (0,7 g/cm3). Jego masa przewyższa masę Ziemi około 95 razy, a średnica jest ponad 9 razy większa od ziemskiej. Saturn okrąża Słońce w odległości 9,5 j.a. po prawie kołowej orbicie (o mimośrodzie 0,06), położonej niemal w płaszczyźnie ekliptyki. Okres jego obiegu wokół Słońca wynosi 29,5 roku, a średnia prędkość orbitalna - 9,6 km/s. Saturn - podobnie jak Jowisz - szybko obraca się wokół własnej osi; jest ona nachylona do płaszczyzny orbity planety po kątem 63o. Saturn nie wiruje jak bryła sztywna: okres obrotu obszarów równikowych wynosi 10,2 godziny, podczas gdy obszarów okołobiegunowych jest o kilkadziesiąt minut dłuższy. Szybka rotacja powoduje stosunkowo duże spłaszczenie globu Saturna: jego promień równikowy, wynoszący 60 tys. km, jest o 6,5 tys. km dłuższy od promienia biegunowego.

 

Porównanie Saturna z Ziemią

Wnętrze Saturna przypomina swą budową Jowisza. Żelazno-krzemianowe jądro skupia prawdopodobnie około 20% masy. Otoczone jest grubą warstwą najpierw metalicznego, a następnie ciekłego wodoru molekularnego z domieszką helu. Warstwa ta w sposób ciągły przechodzi w gazową atmosferę. Zasadniczymi składnikami atmosfery planety są: wodór (89%) i hel (11%) oraz znikome ilości amoniaku, metanu i wody. Średnia temperatura warstwy powierzchniowej na Saturnie wynosi 95 kelwinów. Podobnie jak Jowisz, Saturn wypromieniowuje więcej energii niż otrzymuje ze Słońca, co oznacza, że musi mieć jakieś wewnętrzne źródło ciepła, którego mechanizm nie jest jeszcze znany. Wewnętrzne źródło energii i szybki ruch wirowy kształtują obraz warstw powierzchniowych, w których obserwuje się struktury pasmowe i liczne zawirowania, przypominające Wielką Czerwoną Plamę na Jowiszu, ale znacznie od niej mniejsze. Wiatry w atmosferze Saturna osiągają prędkość 1800 km/h.

Budowa wnętrza Saturna

WARSTWA GRUBOŚĆ SKŁAD
Atmosfera - głównie wodór i hel
Płaszcz zew. 25 000 km ciekły wodór cząsteczkowy
Płaszcz wew. 15 000 km ciekły wodór metaliczny
Jądro (promień) 15 000 km skały i lód

Saturn posiada pole magnetyczne o natężeniu porównywalnym z natężeniem pola magnetycznego Ziemi, czyli wyraźnie słabsze niż pole magnetyczne Jowisza. Oś magnetyczna Saturna pokrywa się, z dokładnością do 1 stopnia z jego osią obrotu. Uformowana przez pole magnetyczne magnetosfera tej planety kształtem przypomina magnetosferę Ziemi.

Tym co wyróżnia Saturna od innych planet jest niezwykły pierścień, dzięki któremu planeta ta uważana jest za najpiękniejszy obiekt w Układzie Słonecznym. Nie jest on tworem sztywnym, lecz składa się z oddzielnych cząstek materii, które obiegają macierzystą planetę z różnymi prędkościami, zgodnie z prawami Keplera, czyli cząstki znajdujące się blisko planety obiegają ją szybciej, dalsze wolniej. Grubość pierścienia Saturna jest bardzo mała. rzędu kilkuset metrów. W istocie pierścień Saturna jest całym systemem koncentrycznych, płaskich pierścieni nie dotykających nigdzie planety. Większość pierścieni składowych ma kształt niemal kolisty, niektóre mają jednak kształt elipsy. Wszystkie leżą w płaszczyźnie równika Saturna i rozciągają się na odległość 6600-170 000 km od jego powierzchni. Składają się z dużej liczby drobnych okruchów materii: od najmniejszego pyłu do brył skalnych o rozmiarach kilku, a nawet kilkudziesięciu metrów. Badania radarowe oraz pomiary w podczerwieni wykazały, że znaczna część materii w pierścieniach to prawdopodobnie lód wodny, a skalne bryły są również otoczone lodem. Temperatura w rejonie pierścieni wynosi zaledwie -200°C.

Układ pierścieni Saturna posiada kilka przerw. Najszersza z nich nosi nazwisko włoskiego astronoma Giovanniego Cassiniego (1625-1712), który odkrył ją w 1675 roku. Przerwa Cassiniego znajduje się między pierścieniami A i B i ma szerokość około 4200km. Powstała w wyniku działania pola grawitacyjnego. jednego z księżyców Saturna - Mimasa, które "wymiata" materię z tego obszaru. Jednak lika ta nie jest zupełnie pusta, lecz zawiera kilka ledwo widocznych pasm materii. Przed odkryciem Cassiniego astronomowie sądzili, że pierścienie Saturna stanowią ciągły dysk.

Przerwa Cassiniego

Saturn ma siedem głównych pierścieni. W ich skład wchodzi duża liczba niewielkich ciał (miliardy), w tym zarówno drobne kryształki lodu, które występują głównie w pierścieniach zewnętrznych, jak i pokryte lodem bloki kamienne, o rozmiarach dochodzących do 1 km, obecne przede wszystkim w pierścieniach wewnętrznych. Średnica zewnętrzna pierścieni Saturna wynosi 960 000 km.

Pierścienie A, B i C są na tyle jasne, że można je zobaczyć przez teleskop.

Pierścienie Saturna

Saturn imponuje ilością (drugą po Jowiszu) księżyców - z 47 dotychczas odkrytych, 35 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. Najciekawszym księżycem wydaje się Tytan, który jako jedyne takie ciało w Układzie posiada gęstą atmosferę. Dzięki siłom pływowym Saturna, księżyce się stopniowo przemieszczają w stosunku do miejsc, w których się pierwotnie ukształtowały.

Obserwacje Saturna

Obserwacje fotograficzne Saturna wymagają użycia teleskopu o średnicy co najmniej 20 cm. Na ogół, ze względu na małe rozmiary kątowe planety, nie wykonuje się zdjęć w ognisku głównym teleskopu, nawet jeśli ogniskowa wynosi 300–400 cm. Zalecaną metodą fotografowania Saturna jest projekcja okularowa, która powinna zapewnić efektywną ogniskową co najmniej 1000 cm. Oczywiście, tak długie ogniskowe wymagają użycia kilkusekundowych czasów ekspozycji. Można czas ekspozycji skrócić, stosując filmy o wyższej czułości np. 800 lub 1600 ASA, ale posiadają one dużo większe ziarno, co ma istotne znaczenie, jeśli chcemy później silnie powiększyć obraz Saturna na negatywie (np. poprzez skanowanie).

Fotografowanie Saturna wraz z najjaśniejszymi księżycami nie wymaga użycia tak długich ogniskowych jak w przypadku fotografowania samej planety. Zalecana długość ogniskowej teleskopu to około 400–600 cm, czułość filmu 400–800 ASA, a czas ekspozycji 15–30 sekund (w zależności od światłosiły teleskopu).

Interesujące rezultaty uzyskamy, wykorzystując zamiast aparatu fotograficznego kamerę video, którą mocujemy za okularem teleskopu. Minimalna średnica teleskopu powinna wynosić 10 cm, a zalecane powiększenia teleskopu to około 100× — jeśli użyjemy kamery video z własnym obiektywem (np. kamery video VHS) lub około 200× — jeśli nasza kamera video nie posiada obiektywu (np. przemysłowa kamera CCD).

Opisane powyżej obserwacje Saturna przy zastosowaniu aparatu fotograficznego jak i kamery video powinny odbywać się podczas bardzo dobrych warunków atmosferycznych.

Jednak to nie rozmiary czynią tę planetę tak charakterystyczną, lecz pierścienie. Chociaż pierścienie odkryto wokół Jowisza, Urana i Neptuna, to układ pierścieni Saturna należy nadal do najbardziej osobliwych w naszym układzie planetarnym. Pierścienie wokół Saturna odkrył w 1610 roku Galileusz, jednak lunety, jakimi dysponował, nie dawały obrazów o odpowiedniej rozdzielczości, toteż Galileusz sądził, że obserwuje dwa księżyce przylegające do planety. Ich prawdziwą naturę opisał dopiero w 1655 roku Christian Huygens. W roku 1980 sonda Voyager 1 dostarczyła nam obrazy pierścieni Saturna, które okazały się systemem złożonym z kilkuset cienkich pierścieni.

Odsłony: 6279