SATURNUS: EGENSKAPER, SAMMANSÄTTNING, OMLOPPSBANA, STRUKTUR - ARTE - 2025

Saturn är den näst största planeten i solsystemet efter Jupiter. Den är känd för sitt ringsystem och tillhör planeterna som kallas Jovians, som är belägna efter asteroidbältet, som skiljer dem från de steniga planeterna.

Galileo var känd sedan forntiden, eftersom den är en av de 5 planeter som är synliga för det blotta ögat och längst ifrån dem. Galileo var den första som observerade det med ett teleskop 1610. Även om han märkte deformationen orsakad av ringarna, gjorde instrumentets brist på upplösning inte tillät honom att skilja sin form.

Den gasformiga planeten Saturn, jämfört med jorden, 95 gånger mindre. Källa: Saturnusbild: NASA / JPL / Space Science Institute Jordbild: NASA / Apollo 17 crew / Public domain.

Det var år senare, 1659, som Christian Huygens på lämpligt sätt beskrev de berömda ringarna. En kort tid senare insåg den italienska astronomen Giovanni Cassini att ringarna hade en division, som nu kallas Cassini-divisionen.

Även om antikens astronomer inte kunde beskriva ringsystemet måste den redan magnifika utsikten över planeten ha imponerat dem nog för att ge den namn som "Alap Sahmas" (stjärnan i solen) för kaldeerna, "Phaenon" (ljus som den Sun) för grekerna eller "Khima" (ansvarig för den universella översvämningen) för hebreerna.

De gamla romarna förknippade planeten med den grekiska guden Cronos, fader till Zeus, som de kallade Saturnus. För att hedra denna gudom, firades de festivaler som kallas Saturnalia i december, som de forntida kristna senare förknippade med julen.

Andra forntida kulturer som hinduer, kineser och mayaer har också observationer av planeten i sina register. För mayanerna var datumen då sammanslutningarna av Saturnus, Jupiter och Mars inträffade var festliga.

Allmänna egenskaper för Saturnus

Saturnus är inte lika stor som Jupiter, den är bara en tredjedel av sin massa medan radien är 16% mindre.

Det är planets minst täta; vid 687 kg / m ³ kunde den flyta på vatten om det fanns ett hav som är tillräckligt stort för att innehålla det. Den består huvudsakligen av väte och helium, de lättaste elementen som är kända, även om de innehåller andra i en mycket mindre andel.

Saturnus har sitt eget magnetfält, mindre intensivt än Jupiters, men mycket mer än jordens, med magnetaxeln parallell med rotationsaxeln. Det är därför auroror är vanliga i form av koncentriska cirklar, precis i varje polär region. Dessa bildas av rörelsen av elektriskt laddade partiklar i mitten av planetens intensiva magnetfält.

Ett annat utmärkande kännetecken för Saturnus är värmen som den sprider ut i rymden och strålar ut nästan dubbelt så mycket energi som den får från solen. Saturnus inre är mycket het och forskare tror att det beror på kondensation av flytande väte vid högt tryck. .

Trycket inuti Saturnus är en miljon gånger större än jordens atmosfärstryck. De vätskeformiga dropparna ökar hastigheten när de reser mot planet av mitten och producerar värme.

Flytande väte beter sig som en metall och ansvarar inte bara för den utstrålade värmen utan för dynamoeffekten som skapar magnetfältet.

Saturnus atmosfär liknar Jupiters atmosfär, med ett liknande mönster av ljusa och mörka band. Molnen består av kristaller av ammoniak, vatten och ammoniumhydrosulfid.

Det finns starka vindar och tillfälliga stormar som håller i månader på jorden. Ekvatorialvindar på Saturnus kan nå 500 m / s.

Sammanfattning av planets huvudsakliga fysiska egenskaper

-Mass: 5,69 x 10 ²⁶ kg.

-Ekvatorradie: 6,0 x 10 ⁴ km

-Polär radie : 5,4 x 10 ⁴ km

-Form: plattad.

-Genomsnittet till solen: 1,4 x 10 ⁹ km

- Lutning av banan : 2,5º med avseende på ekliptiken.

-Temperatur: mellan -139 och -189 ºC.

-Gravitet: 10,4 m / s ²

-Eget magnetfält: Ja.

-Atmosfär: Ja, mest väte.

-Densitet: 687 kg / m ³

-Satelliter: 82 formellt utsedda, många andra små månar, ingen beteckning.

-Ringar: Ja, ett komplext system.

Saturnens ringar

Saturns ringsystem är unikt i solsystemet för sin extraordinära skönhet. Källa: Pixabay.

Ringarna är kännetecknet för Saturnus, för även om de andra gasjättarna också besitter dem, utan tvekan är de på denna planet de mest spektakulära.

Ringarna består huvudsakligen av is och stenar och hålls i form tack vare gravitationsverkan från vissa specialiserade satelliter: herdsatelliter.

Illustration av Saturnus ringar

Till att börja med, på grund av bristande upplösning i sina teleskop, trodde astronomer att ringarna bildade en kontinuerlig skiva av materia runt planeten. I vilket fall som helst är systemets tjocklek försumbar, som mest, knappt en kilometer, och kan vara meter i vissa regioner.

Den italienska astronomen Giovanni Cassini var den första som märkte förekomsten av en skiljelinje mellan dem, cirka 1675.

År senare påpekade den franska matematikern Pierre de Laplace att det faktiskt fanns många tunna ringar. Slutligen byggde James Clerk Maxwell en modell där han föreslog att ringarna skulle bestå av många partiklar, var och en efter en oberoende bana.

Astronomer skiljer ringar med bokstäver i alfabetet. De sju huvudsakliga och ljusaste ringarna är A, B, C och D, medan E, F och G är blekare.

Det finns också tusentals svagare ringar. Den palest och yttersta upptäcktes med ett infrarött teleskop och kallas Phoebe's ring.

Artist rendering som visar ringarna från Saturnus och de större satelliterna. Källa: photojournal.jpl.nasa.gov.

Cassinis division skiljer ring A från ring B, men i samma ring A finns det en mörk region som kallas Encke-divisionen, underhållen av en av Saturns satelliter: Pan. Inom regionen finns också en extremt tunn ring.

Det finns uppdelningar med olika bredd, även uppkallad efter kända astronomer: Colombo, Huygens, Maxwell och Keeler.

Ringarnas ursprung

Ringarna består av partiklar som sträcker sig i storlek från ett sandkorn (mikron) till stora stenar som är tiotals meter långa, men astronomer håller med om att de inte har sitt ursprung samtidigt som planeten, men för nyligen.

Huvudringarna A, B och C beräknas antagligen vara några hundra miljoner år gamla, och det är väldigt lite astronomiskt. Forskare är säkra på att alla planeter i solsystemet bildades samtidigt, för cirka 4,6 miljarder år sedan.

Materialet som utgör ringarna kunde ha kommit från en komet, en meteor eller en måne, fragmenterad på grund av planetens allvar. I alla fall är det inte resterna av planetens bildning.

Visst är ringarnas ursprung osäkert för tillfället, men det allmänna samförståndet är att de är ganska instabila, så snabbt som de bildades kan de försvinna under några miljoner år.

Översättning rörelse

Saturns bana. Det genomsnittliga avståndet mellan Saturnus och solen är mer än 1 400 000 000 km (9 AU). Med en genomsnittlig omloppshastighet på 9,69 km / s behöver Saturn 10 759 jorddagar för att gå runt solen. Källa: Todd K. Timberlake författare till Easy Java Simulation = Francisco Esquembre / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses /by-sa/3.0)

Saturnus tar 29 år och 167 dagar att resa sin omloppsbana runt solen. På nyfikenhet är Saturnus och Jupiter i omloppsresonans, eftersom det finns gravitationsinteraktion mellan dem. Naturligtvis är solens attraktion mycket större, men Jupiter påverkar också.

När det finns orbital resonans mellan astronomiska föremål, upprätthåller deras omloppsperioder en viss andel, alltid med små nummer. När det gäller Saturn-Jupiter, roterar den senare 5 varv för varje 2 varv av Saturnus och denna resonans anses ha stabiliserande effekter för banorna i båda planeterna.

Den orbitalresonans som uppstår mellan partiklarna som utgör Saturns ringar och satelliterna som går i bana mellan dem utövar en kraftfull effekt på ringarnas struktur, exempelvis förekomsten av Cassini-splittringen.

Saturnus är planeten i solsystemet med det största antalet satelliter, 6 av dem har relaterade omloppsperioder, låt oss se:

-Mimas och Tethys, i ett 1: 2-förhållande. För 1 varv av Mimas blir Tethys två gånger.

-Encélado och Dione, i förhållande 1: 2.

-Hyperion och Titan, i ett 4: 3-förhållande.

Slutligen är det anmärkningsvärt att 85% av solsystemets vinkelmoment koncentreras till Jupiter och Saturnus, de två största planeterna, i motsats till solen, som trots att den högsta massprocenten har liten vinkelmoment.

Systemets vinkelmoment är en intressant fysisk kvantitet, eftersom den bevaras i frånvaro av externa interaktioner. För att en ändring ska ske krävs ett nettomoment från insidan.

Saturn rörelse data

Följande data beskriver kort rörelsen från Saturn:

-Bekräftad radie: 1,43 x 109 km

- Lutning av banan : 2,5º med avseende på ekliptikens plan

-Excentricitet: 0,056

- Genomsnittlig omloppshastighet : 9,6 km / s

- Överföringsperiod : 29,46 år

- Rotationsperiod: 10,66 timmar

När och hur man observerar Saturnus

Planeten Saturnus anses vara en överlägsen planet, eftersom dess bana ligger utanför jordens bana. De högre planeterna är Jupiter, Saturn, Uranus och Neptune. Tvärtom, planeterna vars bana är närmast solen kallas underordnade planeter: Merkurius och Venus.

Den bästa tiden att observera en högre planet är när jorden kommer mellan den och solen. Å andra sidan är det svårare att se när den är i samband, att vara längre från jorden och nära solen, vilket gör den ogenomskinlig. Situationen beskrivs grafiskt i följande bild:

Motstånd och sammankoppling av en yttre planet. Källa: Maran, S. Astronomy for Dummies.

Naturligtvis är ett av huvudmålen för varje himmelobservatör att se ringarna, för vilka ett litet teleskop räcker. Men det är nödvändigt att ta hänsyn till att ringarna ibland är i kant med avseende på jorden och därför är osynliga.

Vinkeln vid vilken ringarna ses förändras under 30 år, vilket är den period som Saturn kretsar kring solen.

Nästa motstånd från Saturn är:

-2020 : 20 juli

-2021 : 2 augusti

-2022 : 14 augusti

-2023 : 27 augusti

-2024 : 08 september

-2025 : 21 september

Rotationsrörelse

Saturnus tar i genomsnitt 10,66 timmar att genomföra en varv på sin egen rotationsaxel, även om inte alla dess zoner roterar i samma takt. Till exempel vid ekvatorn är rotationshastigheten 10,25 timmar, medan den inom planet är cirka 10,65 timmar.

Detta fenomen kallas differentiell rotation och beror på att planeten inte är solid, som vi har sagt. Även på grund av sin vätskeformiga gas, upplever planeten deformation på grund av rotationsrörelsen och blir platt vid polerna.

Sammansättning

Saturns sammansättning är i grunden densamma som för Jupiter och de andra gasformiga planeterna: väte och helium, bara att på Saturn är andelen väte högre med tanke på den låga densiteten.

Sedan Saturn bildades i den yttre regionen av nebulan som härstammade från solsystemet, kunde planeten växa snabbt och fånga en stor mängd väte och helium som finns i nebulon.

På grund av det enorma trycket och temperaturen som ökar när du går djupare omvandlas molekylväte på ytan till metalliskt väte.

Även om planeten är gasformig finns det en mindre andel tyngre element i sin kärna, som åtminstone delvis är stenig, såsom magnesium, järn och kisel.

Förutom dessa element överflödar olika typer av is, såsom ammoniak, vatten och metan, som tenderar att samlas upp mot planetens centrum, som är vid hög temperatur. Av detta skäl är materialet faktiskt flytande, snarare än gasformigt.

Saturnus moln består av ammoniak och vattenis, medan i atmosfären, förutom dessa ämnen, har acetylen, metan, propan och spår av andra gaser upptäckts.

Inre struktur

Saturns interna och externa struktur. Källa: Kelvinsong / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Även om det domineras av väte och helium tros Saturn att innehålla en stenig kärna i naturen. Under processen med att bilda planeterna i solsystemet kondenserade gaser runt denna kärna, i en snabb process som gjorde det möjligt att växa snabbt.

Saturnuskärnan innehåller som sagt stenar och flyktiga element och föreningar omgiven av ett lager flytande väte. Forskare uppskattar att denna kärna är mellan 9 och 22 gånger större än jorden: cirka 25 000 km i radie.

Detta lager flytande väte omges i sin tur av lager flytande väte och helium, som så småningom blir gasformiga i de yttersta lagren. Frenkel-linjen är en termodynamisk gräns som separerar gasvätskan från vätskan.

Saturns naturliga satelliter

Enligt de senaste räkningarna har Saturn 82 utsedda satelliter och en mängd minimånar som fortfarande saknar den. Detta gör Saturn till planeten med de flesta satelliter hittills.

Saturnus satellitsystem är mycket komplex; till exempel är de kända för att ha en direkt åtgärd på ringarna: herdsatelliter.

Dessutom finns det trojanska satelliter som förblir i en stabil bana 60 ° framför eller bakom andra satelliter. Till exempel är månarna Telesto och Calypso trojaner av Thetys, en av Saturns stora satelliter.

Saturnus huvudsatelliter är Titan, Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea, Hyperion, Iapetus och Phoebe. Dessa satelliter har varit kända sedan före rymdsuppdrag, men forskningsundersökningar till Saturnus har upptäckt många fler.

Till vänster Mimas och en enorm slagkrater. Till höger ytan av Titan. Båda bilderna kommer från Cassini-sonden. Källa: Wikimedia Commons.

Den största av alla månarna i Saturn är Titan, som också har sin egen atmosfär och är den näst största i hela solsystemet, efter Ganymedes, Jupiters stora måne. Titan är ännu större än Merkurius.

Å andra sidan är Enceladus, Saturnes sjätte måne i storlek, en enorm snöboll med en överraskning: dess kärna täcks av ett hav av varmt flytande vatten.

Saturn och Titan, dess viktigaste satellit

Ett märkligt faktum bland månarna i Saturnus är att det finns satelliter vars banor är desamma, men de lyckas inte kollidera. De mest anmärkningsvärda av dessa koorbital satelliter är Janus och Epimetheus.

Inte alla månar av Saturnus är sfäroidformade, det finns många oregelbundna satelliter, vanligtvis små i storlek och banor ganska långt från planeten.

Titan och dess atmosfär

Mosaik av infraröda bilder av Titan, taget av Cassini-sonden 2015. Källa: NASA via Wikimedia Commons.

Det är den största och viktigaste av Saturnus-satelliter, synliga från jorden som en liten ljuspunkt med hjälp av teleskopet. Den holländska astronomen Christian Huygens var den första som såg den omkring 1655 och John Herschel, redan på 1800-talet, kallade den Titan.

Dess ungefärliga densitet är 1,9 g / cm ³ och även om den innehåller en stenig kärna, är den en värld nästan helt gjord av is.

Titan har en tät atmosfär dominerad av kväve och en liten andel metan, samt spår av kolväten. Detta är en anmärkningsvärd sällsynthet i solsystemet, eftersom de andra satelliterna saknar en egen atmosfär.

Det har också hav och nederbörd, men inte vatten, men metan. Förekomsten av denna förening har varit känd sedan mitten av 1900-talet, tack vare spektroskopin som utförts av astronomen Gerard Kuiper. Senare bekräftade Voyager-sonden denna upptäckt.

Det intressanta med Titan är att många organiska föreningar har detekterats där, utöver metan, som är föregångare för livet. Mekanismen genom vilken Titan förvärvade denna speciella atmosfär är fortfarande okänd, men det är av stort intresse, eftersom överflödet av kolväten är mycket större än jorden.

Som en del av Cassini-uppdraget till Saturn lyckades Huygens-sonden landa på ytan av Titan och hitta en frusen yta, men full av landformer.

Även om Titan har en varierad geologi och klimat, är det en oönskad värld för människor. Atmosfären är mycket dynamisk; Till exempel är det känt att vindar med hög hastighet blåser, långt överlägsna de största landbaserade orkanerna.

Uppdrag till Saturnus

Pioneer 11

Det lanserades av NASA 1973 och nådde Saturns bana några år senare, 1979. Detta uppdrag fångade bilder med låg upplösning och fann också okända satelliter och ringar som aldrig sett från jorden.

Sonden användes slutligen 1995, men bar plattan med det berömda meddelandet skapat av Carl Sagan och Frank Drake, om främmande navigatörer skulle komma över den.

Voyager

Detta uppdrag bestod av lanseringen av två sonder: Voyager 1 och Voyager 2.

Även om Voyager 1 utformades för att nå Jupiter och Saturnus, har den redan överskridit solsystemets gränser och kom in i interstellarutrymmet 2012. Bland de viktigaste fynden är bekräftelsen av att Titans atmosfär finns, samt viktiga data av Saturnus atmosfär och ringsystemet.

Voyager 2 samlade information om Saturnus atmosfär, atmosfärstryck och många högkvalitativa bilder. Efter att ha besökt Saturn nådde sonden Uranus och Neptune, varefter den gick in i det interstellära utrymmet, liksom systersonden.

Cassini

Cassini-uppdraget var ett gemensamt projekt mellan NASA, Europeiska rymdorganisationen och den italienska rymdbyrån. Det lanserades 1997 från Cape Canaveral och syftet var att studera planeten Saturnus och dess satellitsystem.

Sonden nådde Saturnus 2004 och lyckades kretsa runt planeten 294 gånger fram till 2017, då den slutade på bränsle. Sonden sänktes sedan medvetet i Saturnus för att förhindra att den kraschade in i en av satelliterna och därmed undvika radioaktiv kontaminering.

Cassini bar Huygens-sonden, det första mänskliga objektet som landade på en värld bortom asteroidbältet: Titan, Saturns största satellit.

Huygens bidrog med bilder av Titans landskap såväl som strukturen på ringarna. Det fick också bilder av Mimas, en annan satellit av Saturn som betar ringar. De visar den enorma Herschel-krateret, med ett enormt berg i centrum.

Cassini bekräftade också närvaron av vatten på Enceladus, Saturnus sjätte iskalla måne, 500 km i diameter, vilket är i omloppsresonans med Dione.

Enceladus, den iskalla månen från Saturn som husar ett hav inuti. Cassini-sondbild. Källa: Wikimedia Commons. NASA / JPL / Space Science Institute / Public domain.

Enceladus vatten är varmt, och planeten är full av gejsrar och fumaroler som driver ut vattenånga och organiska föreningar, varför många tror att det kan hysa liv.

Om Iapetus, en annan av Saturns stora satelliter, avslöjade Cassini-bilder en mörkare sida, vars ursprung fortfarande är obestämd.

referenser

1. Månadens himmel. Konjunktioner och motsättningar externa planeter. Återställd från: elcielodelmes.com.
2. Maran, S. Astronomy for Dummies.
3. POTT. Cassini-uppdrag. Återställs från: solarsystem.nasa.gov.
4. Powell, M. The Naked Eye Planets in the Night Sky (och hur man identifierar dem). Återställd från: nakedeyeplanets.com.
5. Seeds, M. 2011. Solsystemet. Sjunde upplagan. Cengage Learning.
6. Wikipedia. Planeten ring. Återställd från: es.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Saturn (planet). Återställd från: es.wikipedia.org.
8. Wikipedia. Saturn (planet). Återställd från: en.wikipedia.org.