Saturn - zsp3

Saturn – Gaxowy olbrzym, szósta planeta Ikładu słonecznego pod względem oddalenia od
Słońca , druga po Jowiszu pod względem masy i wielkości. Charakterystyczną jego cechą są
pierścienie, składające się głównie z lodu i w mniejszej ilości z odłamków skalnych; inne
planety-olbrzymy także mają systemy pierścieni, ale żaden z nich nie jest tak rozległy ani
tak jasny. Według danych z lipca 2013 roku znane są 62 naturalne satelity Saturna.
Promień Saturna jest około 9 razy większy od promienia Ziemi. Chociaż jego gęstość to
tylko jedna ósma średniej gęstości Ziemi, ze względu na wielokrotnie większą objętość
masa Saturna jest dziewięćdziesiąt pięć razy większa niż masa Ziemi.
We wnętrzu Saturna panują ciśnienia i temperatura, których nie udało się dotąd uzyskać w
laboratoriach na Ziemi. Wnętrze gazowego olbrzyma najprawdopodobniej składa się z
jądra z żelaza, niklu, krzemu i tlenu, otoczonego warstwą metalicznego wodoru, warstwy
pośredniej ciekłego wodoru i ciekłego helu oraz zewnętrznej warstwy gazowej. Prąd
elektryczny w warstwie metalicznej wodoru generuje pole magnetyczne Saturna, które jest
nieco słabsze niż pole magnetyczne Ziemi i ma około jedną dwudziestą natężenia pola
wokół Jowisza. Zewnętrzna warstwa atmosfery wydaje się na ogół spokojna, choć mogą się
na niej utrzymywać długotrwałe układy burzowe. Na Saturnie wieją wiatry o prędkości ok.
1800 km/h; są one silniejsze niż na Jowiszu.
Saturn ma 9 pierścieni, składających się głównie z cząsteczek lodu, a także ze skał i pyłu
kosmicznego. Potwierdzono odkrycie sześćdziesięciu dwóch księżyców krążących po
orbicie planety, spośród których 53 mają oficjalne nazwy. Do tego dochodzą setki
„miniksiężyców” w pierścieniach planetarnych. Jego księżyc Tytan to drugi co do wielkości
księżyc w Układzie Słonecznym (po księżycu Jowisza Ganimedesie), jest większy od
planety Merkury i jest jedynym księżycem w Układzie Słonecznym posiadającym gęstą
atmosferę.
Ze względu na małą gęstość, szybki obrót i płynny stan większości tworzącej go materii
Saturn jest spłaszczony na biegunach i wybrzuszony na równiku. Jego równikowe i
biegunowe promienie różnią się prawie o 10% (równikowy – 60 268 km, biegunowy –
54 364 km). Pozostałe planety-olbrzymy są również spłaszczone, lecz w mniejszym stopniu.
Saturn to jedyna planeta w Układzie Słonecznym o średniej gęstości mniejszej od
gęstości wody. Chociaż jądro Saturna jest znacznie gęstsze od wody, to ze względu na
gazową atmosferę średnia gęstość planety to zaledwie 0,69 g/cm³. Masa Saturna jest 95 razy
większa niż masa Ziemi . Dla porównania Jowisz ma masę 318 razy większą niż Ziemia, choć
jego średnica jest tylko o około 20% większa niż średnica Saturna.
Struktura wewnętrzna
Choć nie ma bezpośrednich informacji o wewnętrznej strukturze Saturna, uważa się, że
jego wnętrze jest podobne do wnętrza Jowisza. Składa się z małego skalistego jądra
otoczonego głównie przez wodór i hel. Skaliste jądro podobne jest w składzie do Ziemi, ale
gęstsze. Jądro otacza grubsza warstwa płynnego metalicznego wodoru, następnie warstwa
ciekłego wodoru i helu oraz zewnętrzna, gruba na 1000 km, gazowa atmosfera. W
atmosferze obecne są również śladowe ilości różnych substancji lotnych. Masa jądra jest
szacowana na 9—22 mas Ziemi. Saturn ma bardzo gorące wnętrze; temperatura w centrum
osiąga 11 700 °C. Promieniuje on w przestrzeń kosmiczną 2,5 raza więcej energii, niż
otrzymuje od Słońca. Większość dodatkowej energii jest generowana przez mechanizm
Kelvina-Helmholtza(powolne zapadanie grawitacyjne), ale samo to może nie wystarczyć do
wyjaśnienia wytwarzania ciepła przez Saturna. Być może dodatkowym źródłem ciepła jest
opad kropel helu w głąb planety poprzez lżejszy wodór i rozpraszanie energii
poprzez tarcie.
Atmosfera
Wewnętrzne warstwy atmosfery Saturna składają się w 96,3% wodoru i 3,25% helu .
Wykryto śladowe ilości amoniaku,acetylenu, etanu, fosforowodoru i metanu. Górna
warstwa chmur na Saturnie składa się z kryształów amoniaku, podczas gdy niższa wydaje
się mieć w składzie albo kwaśny siarczek amonu (NH4SH), albo wodę. Atmosfera Saturna
jest zubożona w hel w stosunku do jego ilości na Słońcu. Zawartość pierwiastków cięższych
od helu nie jest dokładnie znana; zakłada się, że występują one w takich proporcjach, jakie
występowały w czasie powstania Układu Słonecznego. Całkowita masa tych pierwiastków
jest szacowana na 19–31 razy więcej niż masa Ziemi, a znaczna ich część znajduje się w
jądrze planety.
Badania i obserwacje
W historii obserwacji i badania Saturna wyróżnia się trzy główne fazy. W starożytności,
przed wynalezieniem teleskopów, obserwacje prowadzono gołym okiem. Począwszy od
XVII wieku dokonywane były coraz bardziej zaawansowane obserwacje z Ziemi, przy
użyciu coraz doskonalszych teleskopów. Kolejnym etapem było prowadzenie badań przy
pomocy sond, na orbicie lub przelot w pobliżu planety. W XXI wieku nadal prowadzone są
obserwacje z Ziemi i orbity okołoziemskiej, oraz przy pomocy sondy Cassini na orbicie
Saturna.
Saturn ma 62 księżyce o potwierdzonych orbitach, 53 z nich mają nadane nazwy. Siedem
największych księżyców lodowych(ponad 380 km średnicy) posiada wystarczająco silną
grawitację, aby nadała im kształt zbliżony do kulistego. Kolejne sześć o nieregularnych
kształtach ma średnicę większą od 50 km. Największy księżyc,Tytan, jest większy od
planety Merkury, a jego masa stanowi ponad 90% masy znajdującej się na orbicie Saturna,
licząc łącznie z pierścieniami.
Małe satelity krążące w obrębie pierścieni tworzą w nich przerwy z charakterystycznymi
wzorami na krawędziach (Pan i Daphnis), satelity o średnicy mniejszej niż 1 km nie
tworzą przerw w pierścieniach i są trudne do zaobserwowania. Na zdjęciach sondy Cassini
w pierścieniu A zidentyfikowano 148 zagęszczeń wywołanych przez małe księżyce, szacuje
się, że mają one średnice rzędu 100 m. Prócz tego w układzie Saturna znane są księżyce,
których oddziaływanie grawitacyjnie kształtuje wąski pierścień F, zwane księżycami
pasterskimi (Prometeusz i Pandora).
Większość nazw regularnych księżyców Saturna pochodzi od imion tytanów z greckiej
mitologii. Księżyce nieregularne tworzą trzy grupy o nazwach pochodzących z mitów
nordyckich, celtyckich i eskimoskich.
Pierścienie
Saturn jest prawdopodobnie najlepiej znany z systemu pierścieni planetarnych, który czyni
go wizualnie najbardziej niezwykłym obiektem w Układzie Słonecznym. Pierścienie
rozciągają się od 6630 km do 120 700 km ponad równikiem planety, mają średnio około 20
metrów grubości i składają się w 93% z cząstek lodu z zanieczyszczeniami oraz w 7%
z amorficznego węgla. Cząstki tworzące pierścienie mają rozmiary od pyłku kurzu do
małego samochodu. Istnieją dwie główne teorie dotyczące pochodzenia pierścieni. Jedna z
teorii głosi, że pierścienie są resztkami zniszczonego księżyca Saturna. Druga stwierdza, że
pierścienie są pozostałością pierwotnej mgławicy, z której powstał Saturn. Część lodu w
głównych pierścieniach pochodzi z kriowulkanów księżyca Enceladusa.
Poza głównymi pierścieniami w odległości 12 mln km od planety znajduje się bardzo
rozrzedzony pierścień Febe, który jest nachylony o 27° do innych pierścieni i tak jak
księżyc Febe, jego cząstki poruszają się ruchem wstecznym.
Widoczność
Saturn jest najbardziej odległą z pięciu planet łatwo dostrzegalnych gołym okiem
(pozostałe cztery to: Merkury, Wenus, Mars i Jowisz; dodatkowo Uran i od czasu do
czasu planetoida (4) Westa są widoczne gołym okiem, przy bardzo ciemnym niebie). Był
najdalszą znaną planetą, aż do czasu odkrycia Urana w 1781. Saturn widoczny jest gołym
okiem na nocnym niebie jako jasny, żółtawy punkt światła, którego wielkość wynosi zwykle
od +1 do 0 magnitudo. Do obserwacji pierścieni Saturna konieczne są przyrządy optyczne
(duża lornetka lub teleskop) powiększające co najmniej dwudziestokrotnie
Saturn i jego pierścienie są najlepiej widoczne, gdy planeta jest w pobliżu opozycji, kiedy
jej elongacja wynosi ok. 180°, to znaczy Saturn widoczny jest na niebie po przeciwnej
stronie niż Słońce. W czasie opozycji 17 grudnia 2002 r. Saturn osiągnął najwyższą jasność,
przy jednocześnie najlepszych warunkach obserwacji jego pierścieni. Saturn był jeszcze
bliżej Ziemi i Słońca podczas opozycji 31 grudnia 2003 r.
Koniec
Kacper Połatyński