Saturn | a șasea planetă de la Soare

Caracteristici fizice

Saturn este un sferoid oblic, ceea ce înseamnă că este aplatizat la poli și se umflă în jurul ecuatorului său. Diametrul ecuatorial al planetei este de 120.536 km (74.898 mi), în timp ce diametrul polar (distanța de la polul nord la polul sud) este de 108.728 km (67.560 mi); o diferență de 9%. Saturn are o formă aplatizată din cauza rotației sale foarte rapide, o dată la 10,8 ore.

Saturn este singura planetă din sistemul solar care este mai puțin densă decât apa. Chiar dacă miezul planetei este foarte dens, aceasta are o atmosferă gazoasă, astfel încât densitatea specifică medie a planetei este de 0,69 g/cm³ . Acest lucru înseamnă că, dacă Saturn ar putea fi plasată într-un bazin mare de apă, ar pluti.

Atmosferă

Partea exterioară a atmosferei lui Saturn este alcătuită din aproximativ 96% hidrogen, 3% heliu, 0,4% metan și 0,01% amoniac. Există, de asemenea, cantități foarte mici de acetilenă, etan și fosfină.

Norii lui Saturn prezintă un model de benzi, precum benzile de nori observate pe Jupiter. Norii lui Saturn sunt mult mai slabi, iar benzile sunt mai largi la ecuator. Cel mai de jos strat de nori de pe Saturn este alcătuit din gheață de apă și are o grosime de aproximativ 10 km (6 mi). Temperatura aici este destul de scăzută, de 250 K (-10°F, -23°C). Cu toate acestea, oamenii de știință nu sunt de acord cu privire la acest lucru. Stratul de deasupra, cu o grosime de aproximativ 77 km (48 mi), este alcătuit din gheață de hidrosulfură de amoniu, iar deasupra se află un strat de nori de gheață de amoniac cu o grosime de 80 km (50 mi). Stratul cel mai înalt este alcătuit din hidrogen și heliu gazos, care se întinde între 200 km (124 mi) și 270 km (168 mi) deasupra vârfurilor norilor de apă. Se știe că în Saturn se formează aurore și în mezosferă. Temperatura la vârful norilor lui Saturn este extrem de scăzută, de 98 K (-283 °F, -175 °C). Temperaturile din straturile interioare sunt mult mai ridicate decât cele din straturile exterioare din cauza căldurii produse de interiorul lui Saturn. Vânturile de pe Saturn sunt unele dintre cele mai rapide din Sistemul Solar, atingând 1.800 km/h (1.118 mph), de zece ori mai rapide decât vânturile de pe Pământ.

Furtuni și pete

Se știe că atmosfera lui Saturn formează, de asemenea, nori de formă ovală, asemănători cu petele mai clare observate pe Jupiter. Aceste pete ovale sunt furtuni ciclonice, la fel ca și ciclonii văzuți pe Pământ. În 1990, Telescopul spațial Hubble a descoperit un nor alb foarte mare în apropierea ecuatorului lui Saturn. Furtuni precum cea din 1990 au fost cunoscute sub numele de Great White Spots (Marile pete albe). Aceste furtuni unice există doar pentru o perioadă scurtă de timp și se întâmplă doar la fiecare 30 de ani tereștri, în momentul solstițiului de vară în emisfera nordică. Mari pete albe au mai fost descoperite în 1876, 1903, 1933 și 1960. Dacă acest ciclu continuă, o altă furtună se va forma în jurul anului 2020.

Sonda spațială Voyager 1 a descoperit un model de nori hexagonali în apropierea polului nordic al lui Saturn, la aproximativ 78°N. Sonda Cassini-Huygens a confirmat ulterior acest lucru în 2006. Spre deosebire de polul nordic, polul sudic nu prezintă nicio caracteristică hexagonală a norilor. Sonda a descoperit, de asemenea, o furtună asemănătoare unui uragan, blocată la polul sud, care prezenta în mod clar un perete ocular. Până la această descoperire, pereții oculari fuseseră văzuți doar pe Pământ.

Interior

Interiorul lui Saturn este similar cu cel al lui Jupiter. În centrul său se află un mic nucleu stâncos de mărimea Pământului. Este foarte fierbinte; temperatura sa atinge 15.000 K (26.540 °F (14.727 °C)). Saturn este atât de fierbinte încât eliberează în spațiu mai multă energie termică decât primește de la Soare. Deasupra sa se află un strat mai gros de hidrogen metalic, la o adâncime de aproximativ 30.000 km (18.641 mi). Deasupra acestui strat se află o regiune de hidrogen lichid și heliu. Nucleul este greu, cu o masă de aproximativ 9 până la 22 de ori mai mare decât cea a nucleului Pământului.

Câmpul magnetic

Saturn are un câmp magnetic natural care este mai slab decât cel al lui Jupiter. Ca și cel al Pământului, câmpul lui Saturn este un dipol magnetic. Câmpul lui Saturn este unic prin faptul că este perfect simetric, spre deosebire de orice altă planetă cunoscută. Acest lucru înseamnă că câmpul este exact în linie cu axa planetei. Saturn generează unde radio, dar acestea sunt prea slabe pentru a fi detectate de pe Pământ. Luna Titan orbitează în partea exterioară a câmpului magnetic al lui Saturn și emite plasmă către câmp din particulele ionizate din atmosfera lui Titan.

 
Saturn în comparație cu dimensiunea Pământului  


Desenul lui Saturn realizat de Robert Hooke în 1666  


Norul hexagonal polar nordic descoperit pentru prima dată de Voyager 1 și apoi de Cassini  

Rotație și orbită

Distanța medie a lui Saturn față de Soare este de peste 1.400.000.000.000 km (869.000.000.000 de mile), de aproximativ nouă ori mai mare decât distanța dintre Pământ și Soare. Este nevoie de 10.759 de zile, sau aproximativ 29,8 ani, pentru ca Saturn să orbiteze în jurul Soarelui. Aceasta este cunoscută sub numele de perioada orbitală a lui Saturn.

Voyager 1 a măsurat rotația lui Saturn ca fiind de 10 ore și 14 minute la ecuator, de 10 ore și 40 de minute mai aproape de poli și de 10 ore și 39 de minute și 24 de secunde în interiorul planetei. Aceasta este cunoscută ca fiind perioada de rotație a acesteia.

Cassini a măsurat rotația lui Saturn ca fiind de 10 ore 45 minute 45 secunde ± 36 de secunde. Aceasta este cu aproximativ șase minute, sau cu un procent, mai mare decât perioada de rotație radio măsurată de navele spațiale Voyager 1 și Voyager 2, care au zburat pe lângă Saturn în 1980 și 1981.

Perioada de rotație a lui Saturn este calculată prin viteza de rotație a undelor radio emise de planetă. Sonda spațială Cassini-Huygens a descoperit că undele radio au încetinit, ceea ce sugerează că perioada de rotație a crescut. Deoarece oamenii de știință nu cred că rotația lui Saturn încetinește efectiv, explicația ar putea fi dată de câmpul magnetic care provoacă undele radio.

 

Inele planetare

Saturn este cel mai bine cunoscut pentru inelele sale planetare, care sunt ușor de observat cu un telescop. Există șapte inele denumite: inelele A, B, C, D, E, F și G. Acestea au fost numite în ordinea în care au fost descoperite, care este diferită de ordinea lor de pe planetă. De pe planetă, inelele sunt: D, C, B, A, F, G și E.

Oamenii de știință cred că inelele sunt materiale rămase după ce o lună s-a destrămat. O nouă idee spune că ar fi vorba de o lună foarte mare, a cărei cea mai mare parte s-a prăbușit pe planetă. Acest lucru a lăsat o cantitate mare de gheață pentru a forma inelele și, de asemenea, unele dintre luni, cum ar fi Enceladus, despre care se crede că sunt făcute din gheață.

Istorie

Inelele au fost descoperite pentru prima dată de Galileo Galilei în 1610, cu ajutorul telescopului său. Pentru Galileo, ele nu arătau ca niște inele, așa că le-a numit "mânere". El credea că Saturn era format din trei planete separate care aproape că se atingeau una de cealaltă. În 1612, când inelele se aflau față în față cu Pământul, inelele au dispărut, apoi au reapărut din nou în 1613, derutându-l și mai mult pe Galileo. În 1655, Christiaan Huygens a fost prima persoană care a recunoscut că Saturn era înconjurat de inele. Folosind un telescop mult mai puternic decât cel al lui Galilei, el a observat că Saturn "este înconjurat de un inel subțire, plat, care nu se atinge nicăieri...". În 1675, Giovanni Domenico Cassini a descoperit că inelele planetei erau, de fapt, formate din inele mai mici, cu goluri. Cea mai mare lacună a inelului a fost numită mai târziu Diviziunea Cassini. În 1859, James Clerk Maxwell a demonstrat că inelele nu pot fi solide, ci sunt formate din particule mici, fiecare dintre ele orbitând în jurul lui Saturn pe cont propriu, altfel ar deveni instabile sau s-ar rupe în bucăți. James Keeler a studiat inelele cu ajutorul unui spectroscop în 1895, ceea ce a demonstrat teoria lui Maxwell.

Caracteristici fizice

Inelele se întind de la 6.630 km (4.120 mi) până la 120.700 km (75.000 mi) deasupra ecuatorului planetei. În timp ce circumferința ecuatorială a lui Saturn este de 378.675 km (235.298 mile). după cum a demonstrat Maxwell, chiar dacă inelele par solide și neîntrerupte atunci când sunt privite de sus, inelele sunt alcătuite din mici particule de rocă și gheață. Ele au o grosime de numai aproximativ 10 m (33 ft); sunt alcătuite din rocă de siliciu, oxid de fier și particule de gheață. Cele mai mici particule sunt doar pete de praf, în timp ce cele mai mari sunt de mărimea unei case. Inelele C și D par să aibă, de asemenea, un "val" în ele, precum valurile în apă. Aceste valuri mari au o înălțime de 500 m (1.640 ft), dar se deplasează doar încet, la aproximativ 250 m (820 ft) în fiecare zi. Unii oameni de știință cred că valul este cauzat de lunile lui Saturn. O altă idee este că valurile au fost produse de o cometă care a lovit Saturn în 1983 sau 1984.

Cele mai mari goluri din inele sunt diviziunea Cassini și diviziunea Encke, ambele vizibile de pe Pământ. Diviziunea Cassini este cea mai mare, având o lățime de 4.800 km (2.983 mi). Cu toate acestea, atunci când navele spațiale Voyager au vizitat Saturn în 1980, au descoperit că inelele sunt o structură complexă, formată din mii de goluri subțiri și inele. Oamenii de știință cred că acest lucru este cauzat de forța gravitațională a unora dintre lunile lui Saturn. Micuța lună Pan orbitează în interiorul inelelor lui Saturn, creând un gol în interiorul inelelor. Alte inele își păstrează structura datorită forței gravitaționale a sateliților păstoriți, precum Prometheus și Pandora. Alte goluri se formează din cauza forței gravitaționale a unei luni mari, mai îndepărtate. Luna Mimas este responsabilă pentru curățarea golului Cassini.

Date recente obținute de nava spațială Cassini au arătat că inelele au propria lor atmosferă, fără atmosfera planetei. Atmosfera inelelor este formată din oxigen gazos și este produsă atunci când lumina ultravioletă a Soarelui sparge gheața de apă din inele. De asemenea, are loc o reacție chimică între lumina ultravioletă și moleculele de apă, creând hidrogen gazos. Atmosferele de oxigen și hidrogen din jurul inelelor sunt foarte distanțate. Pe lângă oxigenul și hidrogenul gazos, inelele au o atmosferă subțire formată din hidroxid. Acest anion a fost descoperit de către telescopul spațial Hubble.

Spokes

Sonda spațială Voyager a descoperit trăsături în formă de raze, numite raze. Acestea au fost observate ulterior și de telescopul Hubble. Sonda Cassini a fotografiat aceste raze în 2005. Acestea sunt văzute ca fiind întunecate atunci când sunt sub lumina soarelui și par deschise atunci când sunt în contrast cu partea neiluminată. La început s-a crezut că spițele sunt formate din particule microscopice de praf, dar noile dovezi arată că sunt făcute din gheață. Ele se rotesc în același timp cu magnetosfera planetei, prin urmare, se crede că au o legătură cu electromagnetismul. Cu toate acestea, nu se știe încă ce determină formarea spițelor. Ele par să fie sezoniere, dispărând în timpul solstițiului și apărând din nou în timpul echinocțiului.

 
Spițele din inelele lui Saturn, fotografiate de Voyager 2  

Luni

Saturn are 53 de sateliți numiți și alți 29 care sunt încă în curs de studiu. Multe dintre sateliți sunt foarte mici: 33 au un diametru mai mic de 10 km, iar 13 sateliți au un diametru mai mic de 50 km. Șapte luni sunt suficient de mari pentru a fi o sferă aproape perfectă cauzată de propria lor gravitație. Aceste luni sunt: Titan, Rhea, Iapetus, Dione, Tethys, Enceladus și Mimas. Titan este cea mai mare lună, mai mare decât planeta Mercur, și este singura lună din Sistemul Solar care are o atmosferă densă și groasă. Hyperion și Phoebe sunt următoarele luni ca mărime, cu un diametru mai mare de 200 km (124 mi).

În decembrie 2004 și ianuarie 2005, un satelit artificial numit sonda Cassini-Huygens a realizat o mulțime de fotografii apropiate de Titan. O parte a acestui satelit, cunoscută sub numele de sonda Huygens, a aterizat apoi pe Titan, pe uscat. Numită după astronomul olandez Christiaan Huygens, aceasta a fost prima sondă spațială care a aterizat în sistemul solar exterior. Sonda a fost proiectată să plutească în cazul în care ar fi aterizat în lichid. Bateriile sale au rezistat aproximativ 3 ore înainte de a se stinge. Enceladus, a șasea lună ca mărime, are un diametru de aproximativ 500 km (311 mi). Este unul dintre puținele obiecte din sistemul solar exterior care prezintă activitate vulcanică. În 2011, oamenii de știință au descoperit o legătură electrică între Saturn și Enceladus. Aceasta este cauzată de particulele ionizate de la vulcanii de pe mica lună care interacționează cu câmpurile magnetice ale lui Saturn. Interacțiuni similare cauzează luminile nordice pe Pământ.

 

Explorare

Saturn a fost explorat pentru prima dată de nava spațială Pioneer 11 în septembrie 1979. Aceasta a zburat până la 20.000 km deasupra vârfurilor norilor planetei. Aceasta a realizat fotografii ale planetei și ale câtorva dintre sateliții săi, dar au avut o rezoluție redusă. A descoperit un inel nou, subțire, numit inelul F. De asemenea, a descoperit că golurile întunecate ale inelului apar luminoase atunci când sunt privite spre Soare, ceea ce arată că golurile nu sunt goale de material. Sonda spațială a măsurat temperatura lunii Titan.

În noiembrie 1980, Voyager 1 a vizitat Saturn și a realizat fotografii de rezoluție mai mare ale planetei, inelelor și sateliților. Aceste fotografii au reușit să arate caracteristicile suprafeței lunilor. Voyager 1 s-a apropiat de Titan și a obținut multe informații despre atmosfera acestuia. În august 1981, Voyager 2 a continuat să studieze planeta. Fotografiile realizate de sonda spațială au arătat că inelele și atmosfera suferă modificări. Sonda spațială Voyager a descoperit o serie de sateliți care orbitează în apropierea inelelor lui Saturn, precum și noi lacune în inele.

La 1 iulie 2004, sonda Cassini-Huygens a intrat pe orbita lui Saturn. Înainte de aceasta, a zburat aproape de Phoebe, făcând fotografii de foarte înaltă rezoluție ale suprafeței sale și colectând date. La 25 decembrie 2004, sonda Huygens s-a separat de sonda Cassini înainte de a coborî spre suprafața lui Titan, unde a aterizat la 14 ianuarie 2005. A aterizat pe o suprafață uscată, dar a constatat că pe lună există corpuri mari de lichid. Sonda Cassini a continuat să colecteze date de pe Titan și de pe o serie de sateliți înghețați. A descoperit dovezi că pe luna Enceladus există apă care erupe din gheizerele sale. Cassini a dovedit, de asemenea, în iulie 2006, că Titan avea lacuri de hidrocarburi, situate în apropierea polului său nordic. În martie 2007, a descoperit un mare lac de hidrocarburi, de mărimea Mării Caspice, în apropierea polului său nordic.

Cassini a observat fulgerele care se produc pe Saturn de la începutul anului 2005. Puterea fulgerelor a fost măsurată ca fiind de 1.000 de ori mai puternică decât cea a fulgerelor de pe Pământ. Astronomii cred că fulgerele observate în Saturn sunt cele mai puternice observate vreodată.

 
Desenul lui Cassini pe orbită în jurul lui Saturn  


Saturn văzut de pe nava spațială Cassini în 2007  

Pagini conexe

• Listă de planete