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Saturno (astronomía)

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Saturno
Saturno (planeta) large.jpg
Foto de Saturno tomada polo Voyager 2 o 4 de agosto de 1981 a partir de aproximadamente 21 millóns de quilómetros. Á esquerda pódense ver tres dos seus xélidos satélites; por orde de distancia do planeta: Thetis , Dione e Rea . A sombra de Teti proxéctase no hemisferio sur de Saturno.
Estrela nai Sol
Clasificación Xigante gasoso
Parámetros orbitais
(no seu momento J2000)
Eixo semi-maior 1 433 530 000 km
9.5825561773855 au [1]
Perihelio 1 352 550 000 km
9.0412383122242 au [1]
Afelión 1 515 500 000 km
10,130491783798 au [1]
Circum. orbital 8 447 660 938 km
56.469125519445 au [N 1]
Período orbital 29,45 anos
(10 756,6125 días ) [1]
Período sinódico 378,09 [1] días
Velocidade orbital 9,09 km / s [1] (min)
9,68 km / s [1] (media)
10,18 km / s [1] (máximo)
Inclinación
na eclíptica
2,485 ° [1]
Excentricidade 0,0565 [1]
Lonxitude de
nodo ascendente
113,71504 ° [1]
Argom. do perihelio 92,43194 ° [1]
Satélites 82 [2]
Aneis 500-1000 [3]
Datos físicos
Diámetro igual 120 536 km [1]
Diámetro polar 108 728 km [1]
Esmagadora 0,09796 [1]
Superficie 4,26 × 10 16 [4]
Volume 8,27 × 10 23 [4]
Misa
5,6834 × 10 26 kg [1]
Densidade media 0,687 × 10 3 kg / m³ [1]
Aceleración de gravidade na superficie 8,96 m / s² [1]
(0,914 g)
Velocidade de escape 35 500 m / s [1]
Período de rotación 0,445 días [1]
(10 h 33 min 38 s)
Velocidade de rotación
(no ecuador)
9 849 m / s [N 2]
Inclinación axial 26,73 ° [1]
Polo norte AR 40,59 ° [1] (2 h 42 min 21 s)
Declinación 83,54 ° [1]
Temperatura a
cima das nubes
93 K (media)
Temperatura
superficial
82 K (-191 ° C) (min)
143 K (−130 ° C) (media)
Presión atmosférica 140 000 Pa
Albedo 0,47
Datos observacionais
Aplicación Magnitude. 0,7 [1] (media)
0,43 [1] (máximo)
Aplicación Magnitude. 1.2 e −0.24
Magnitude abs. 28
Diámetro
aparente
14,5 " [1] (min)
20,1 " [1] (máximo)

Saturno é o sexto planeta do sistema solar por orde de distancia ao Sol e o segundo planeta máis masivo despois de Xúpiter . Cun radio medio 9,48 veces o da Terra e unha masa 95 veces maior que a da Terra . Saturno, con Xúpiter, Urano e Neptuno , está clasificado como un xigante gasoso . [5] O nome deriva do deus homónimo da mitoloxía romana , homólogo do titán grego Cronos . [6] O seu símbolo astronómico (♄ Símbolo de Saturno.svg ) é unha representación estilizada da gadaña do deus da agricultura .

Saturno está composto dun 95% de hidróxeno e un 3% de helio seguido dos outros elementos. O núcleo, composto por silicatos e xeados , está rodeado por unha grosa capa de hidróxeno metálico e, polo tanto, por unha capa externa gasosa . [7]

Os ventos da atmosfera de Saturno poden chegar 1.800 km / h , [8] resultando significativamente máis rápido que os de Xúpiter e lixeiramente máis lentos que os que sopran na atmosfera de Neptuno . [9]

Saturno ten un amplo e notable sistema de aneis composto principalmente por partículas de xeo e po de silicato. Coas súas 82 lúas coñecidas [10] , Saturno ten o récord do maior número de satélites do sistema solar . Entre estes, Titán é a maior e tamén a única lúa do sistema solar que ten unha atmosfera significativa. [11]

Observación

Icona de lupa mgx2.svg Mesmo tema en detalle: Observación de Saturno .
Táboa ilustrativa do artigo de Gottfried Heinsius Observationses sobre phasin [!] Saturni rotundam publicado na Acta Eruditorum de 1761.
Saturno como aparece nun telescopio newtoniano de 250 mm

O mellor momento para observar Saturno e os seus aneis é a oposición , cando a elongación do planeta é de 180º e, polo tanto, Saturno está na parte do ceo oposta ao Sol. Saturno aparece a simple vista no ceo nocturno como un punto gris amarelento brillante cunha magnitude aparente que normalmente oscila entre 1 e 0. O seu diámetro é demasiado pequeno para ser percibido e a simple vista o planeta sempre aparece como un punto polo que un telescopio ou binoculares con polo menos 30 aumentos para poder distinguir o disco do planeta e os aneis. [12] Saturno ten un período de revolución de 29,5 anos e aproximadamente cada 15 anos, cando se atopa en determinados puntos da súa órbita, os aneis desaparecen brevemente da vista xa que quedan perfectamente cortados como se ve desde a Terra. [13]

Ademais da distancia da Terra, o brillo de Saturno tamén depende da posición dos aneis: se están orientados de xeito favorable, como ocorreu por exemplo no 2002, son máis visibles e contribúen a aumentar significativamente o brillo aparente de Saturno. [14]

Ás veces Saturno, como outros corpos do sistema solar que se atopan preto da eclíptica , está oculto pola Lúa . No caso de Saturno, o fenómeno ten lugar con certos ciclos: un período de doce meses, durante o cal o planeta está oculto doce veces pola Lúa, segue un período duns cinco anos, durante o cal non se producen ocultacións. Isto ocorre porque a órbita da Lúa arredor da Terra está inclinada con respecto á órbita terrestre arredor do Sol e só cando Saturno está no punto onde a órbita da Lúa cruza o "plano eclíptico" prodúcense ocultacións. [15]

Historia das observacións

Saturno é o penúltimo dos planetas visibles a simple vista e coñécese desde a antigüidade. [16] Os astrónomos babilonios observaron e rexistraron regularmente os movementos do planeta. [17] Na antiga mitoloxía romana o deus Saturno, do que o planeta leva o seu nome, era o deus da agricultura e era considerado o equivalente ao titán grego Cronos. [18] O científico grego Ptolomeo baseou os seus cálculos da órbita de Saturno en observacións feitas mentres o planeta estaba na oposición . [19]

O primeiro astrónomo en observar a súa peculiar forma foi Galileo , que en 1610 non puido resolver completamente a figura do planeta rodeado polos seus aneis. Inicialmente o planeta apareceu acompañado doutros dous corpos aos lados e, polo tanto, chamouno "de tres corpos". [20] Coas observacións posteriores e o uso de instrumentos máis avanzados, a variación do ángulo visual dos aneis mostroulle gradualmente diferentes aspectos, o que o levou a definir o planeta como estraño. Galileo nos seus bosquexos facía hipóteses sobre varias solucións para a forma de Saturno, incluídos os posibles aneis tanxentes á superficie do corpo celeste. [21]

Nos séculos seguintes, Saturno foi obxecto de estudos en profundidade. En 1649 Eustachio Divini , un constructor de telescopios da rexión das Marcas , publicou por primeira vez unha ilustración detallada dos aneis de Saturno; a teóloga católica Leone Allacci a mediados do século XVII teorizou con fantasía que os aneis se orixinaran polo prepucio santo . [22] En 1655 o astrónomo holandés Christiaan Huygens foi o primeiro en adiviñar a natureza anular dos corpos vistos por Galileo ao redor do planeta e tamén descubriu o satélite Titán . [21] Giovanni Cassini en 1675 foi o primeiro en facer unha hipótese sobre a natureza dos aneis e identificou a primeira subdivisión ou lagoa que aínda leva o seu nome hoxe. Tamén descubriu outras catro lúas saturnianas: Rea en 1671, Iapeto en 1672, Dione e Tetis en 1684. [23] A natureza "granular" dos aneis demostrouse teoricamente en 1859 polo físico escocés James Clerk Maxwell . [24]

En 1899 William Henry Pickering descubriu Phoebe , un satélite irregular que non xira sincronizado con Saturno como as outras lúas principais. Phoebe foi o primeiro satélite descuberto nunha órbita retrógrada . [23] Durante o século XX, os estudos sobre Titán levaron á confirmación de que estaba rodeado dunha atmosfera espesa, única entre os satélites naturais do sistema solar. [25]

Exploración espacial

Icona de lupa mgx2.svg O mesmo tema en detalle: explorar Saturno .
Unha das dúas sondas do programa Voyager .

Pioneiro 11

Pioneer 11 foi a primeira nave espacial que fixo un sobrevoo de Saturno en setembro de 1979, cando pasou a 20.000 quilómetros da parte superior das nubes do planeta. Tomáronse imaxes do planeta e algunhas das súas lúas, aínda que a baixa resolución non permitiu detectar detalles da superficie.

A nave tamén estudou os aneis do planeta, descubrindo o delgado anel F e o feito de que os ocos escuros parecen brillantes cando se ven con ángulos de fase elevados ao Sol, o que indica que conteñen partículas finas capaces de dispersar a luz. Pioneer 11 tamén mediu a temperatura de Titán. [26]

As sondas Voyager

Icona de lupa mgx2.svg O mesmo tema en detalle: o programa Voyager .

A sonda Voyager 1 visitou o sistema Saturno en novembro de 1980, enviando as primeiras imaxes de alta resolución do planeta, os seus aneis e as principais lúas, tamén realizando un sobrevoo con Titán, aumentando o coñecemento da súa atmosfera e confirmando a impenetrabilidade do mesmo no lonxitudes de onda do espectro visible , impedindo a visión da superficie. [27]

En agosto de 1981, case un ano despois, o Voyager 2 continuou o estudo do sistema de Saturno. Adquiriu varias outras imaxes próximas das lúas de Saturno que mostraban evidencias dalgúns cambios na atmosfera e nos aneis. Por desgraza durante o sobrevoo, o tocadiscos da cámara quedou conxelado durante un par de días e perdéronse algunhas imaxes planeadas. A gravidade de Saturno usouse entón para dirixir a sonda cara a Urano . [27]

As sondas descubriron algúns novos satélites orbitando preto ou dentro dos aneis do planeta, así como algúns ocos entre os propios aneis, como a división de Maxwell , entre o anel B e o anel C , e a división de Keeler , dentro do anel A. [28]

Cassini-Huygens

Icona de lupa mgx2.svg Misión espacial Cassini-Huygens .
O Sol eclipsado por Saturno, nunha imaxe tomada pola sonda Cassini.

Lanzada o 15 de outubro de 1997, a sonda espacial Cassini-Huygens entrou en órbita ao redor de Saturno o 1 de xullo de 2004, co obxectivo de estudar o sistema saturniano e posteriormente enviar un lander á misteriosa superficie de Titán, ata agora descoñecida debido á espesa atmosfera. manta que envolve a lúa principal de Saturno. [29]

Desde principios de 2005, Cassini detectou raios na atmosfera de Saturno, unhas 1.000 veces máis poderosos que os raios da Terra. [30] En 2006, a NASA informou de que Cassini atopara probas de auga líquida en Encélado , que se escapa por debaixo da superficie conxelada a través de xéiseres . As imaxes de Cassini mostraban chorros de partículas conxeladas que da rexión polar sur da lúa acabaron en órbita ao redor de Saturno. Segundo algúns científicos, outras lúas do sistema solar poden ter océanos de auga líquida debaixo da superficie, pero no caso de Encélado estas poderían estar a poucas decenas de metros por debaixo da superficie conxelada. [31] En maio de 2011, científicos da NASA afirmaron que Encélado podería ser o lugar máis habitable do sistema solar para a vida tal e como é coñecido polo home. [32]

Cassini fixo numerosos descubrimentos ao longo dos anos: entre 2006 e 2007 descubríronse lagos e mares de hidrocarburos en Titán, o maior dos cales é o tamaño do mar Caspio . [33] En outubro de 2006, a nave rexistrou unha enorme tormenta no polo sur de Saturno. [34]

Despois de descubrir oito novos satélites, a misión principal de Cassini rematou en 2008, pero estendeuse ata 2010 e despois ata 2017. [35]

En abril de 2013, Cassini enviou imaxes dun enorme furacán sobre o polo norte do planeta, 20 veces máis grande que as vistas na Terra, con ventos que sopraban a máis de 530 km / h. [36]

O 19 de xullo de 2013, a NASA anunciou por primeira vez que se sacarían unha serie de fotos desde o sistema solar exterior cara á Terra: o Cassini, detrás do disco de Saturno para evitar o brillo do Sol, inmortalizou a Terra e a Lúa a unha distancia de 1.500 millóns de km. A partir desa distancia a Terra apareceu como un pequeno punto azul cun punto branco aínda máis pequeno ao lado (a Lúa). [37]

Parámetros orbitais

Icona de lupa mgx2.svg O mesmo tema en detalle: os parámetros orbitais de Saturno .
A distancia media de Saturno ao Sol é de km e leva uns 29,5 anos completar unha órbita, que se mostra aquí en vermello, ao redor do Sol.

Saturno orbita ao redor do Sol a unha distancia media de 1.427 × 10 9 km , cubrindo unha revolución completa en 29.458 anos terrestres. A súa órbita está inclinada a 2.488º con respecto á eclíptica e ten unha excentricidade de 0.0560. Á súa distancia, a luz solar aparece 100 veces menos intensa que a luz da Terra . [1]

O eixo de rotación está inclinado 26,731 °, dando ao planeta un ciclo de estacións máis ou menos similar ao da Terra e o marciano, pero moito máis longo. O período de rotación de Saturno no seu eixe varía segundo a altitude; as capas superiores, nas rexións ecuatoriais, tardan 10.23378 horas en completar unha revolución completa, mentres que o núcleo e o manto xiran en 10.67597 horas. [38]

En marzo de 2007 comprobouse que a variación das emisións de radio do planeta non se corresponde coa velocidade de rotación de Saturno. Esta variación podería ser causada pola actividade dos géiseres na superficie da lúa Encélado . O vapor de auga emitido en órbita ao redor de Saturno por esta actividade crea un obstáculo para o campo magnético do planeta, diminuíndo a súa rotación en relación á rotación do planeta. [39]

A última estimación do período de rotación de Saturno, baseada nunha media de varias medidas realizadas polas sondas Cassini, Voyager e Pioneer, informouse en setembro de 2007 e equivale a 10 horas, 32 minutos e 35 segundos. [40]

Características físicas

Esmagamento nos polos de Saturno - Comparación cunha esfera (f = 0).

Cunha masa igual a 95,181 veces e un volume igual a 744 veces a da Terra, Saturno é o segundo planeta máis grande do sistema solar despois de Xúpiter. Clasifícase como un xigante gasoso xa que as capas exteriores están formadas principalmente por gas e carece dunha superficie definida, aínda que pode ter un núcleo sólido. Saturno aparece visiblemente aplanado nos polos , cos seus diámetros ecuatoriais e polares ( 120 536 km e 108 728 km respectivamente) que difiren case un 10%. [1] Esta forma é o resultado da súa rápida rotación e composición química , coa densidade máis baixa do sistema solar, fácil de deformar. Os outros planetas, e os xigantes gasosos en particular, tamén se deforman dun xeito similar, pero moito menos sensible. [41] Saturno é tamén o único planeta do sistema solar cunha densidade media inferior á da auga : só 0,69 g / cm³ . En realidade, o valor medio é unha combinación de densidades moi baixas na atmosfera do planeta e densidades máis altas no interior, certamente maiores que as da auga. Por estes valores suponse que o planeta ten un núcleo de rochas e metais que non é especialmente masivo. Saturno ten unha masa 95 veces a da Terra e, xunto con Xúpiter, constitúe o 92% da masa planetaria total do sistema solar. [42]

Estrutura interna

Icona de lupa mgx2.svg O mesmo tema en detalle: a estrutura interna de Saturno .
Estrutura interna de Saturno.

Saturno ten unha estrutura interna moi similar á de Xúpiter e ten unha composición similar á do Sol, ao estar formada por un 75% de hidróxeno e un 25% de helio , con trazas de auga, metano e amoníaco . [43] Na capa externa hai unha atmosfera onde as bandas claras e escuras alternan paralelas ao ecuador con perturbacións ciclónicas e formacións de nubes; o conxunto degrádase na zona inferior, onde a densidades superiores a 0,01 g / cm 3 o hidróxeno vólvese líquido. A temperatura, a presión e a densidade dentro do planeta aumentan constantemente a medida que se move cara ao núcleo e nas capas máis profundas do planeta o hidróxeno vólvese metálico [42] .

No centro do planeta está o núcleo . Os modelos planetarios estándar suxiren que dentro de Saturno hai un pequeno núcleo rochoso similar en composición ao núcleo da Terra , pero máis denso. En 2004, os astrónomos franceses Didier Saumon e Tristan Guillot estimaron que a masa do núcleo de Saturno estaba entre 9-22 veces a masa terrestre , o que corresponde a un diámetro duns 25.000 quilómetros; no núcleo alcanza a temperatura de case 12 000 ° C e a presión de 10 millóns de atmosferas . [44] [45] O núcleo está rodeado por unha grosa capa de hidróxeno metálico líquido , seguida dunha capa líquida de hidróxeno molecular e helio que se converten en gas co aumento da altitude. A capa máis externa esténdese por máis de 1.000 km e consiste nunha atmosfera gasosa. [46]

Saturno, como Xúpiter, irradia enerxicamente a radiación infravermella máis do dobre da que recibe do Sol. Só unha parte desta enerxía é atribuíble ao mecanismo de Kelvin-Helmholtz ; un mecanismo adicional que explicaría a calor xerada é o dunha "choiva de helio" no seu interior: as gotas de helio, hidróxeno máis pesado, afúndense no océano subxacente ao líquido e se comprimen, liberan calor á convección e emigran cara á atmosfera, onde pode escapar ao espazo exterior. [47] [48]

Atmosfera

Icona de lupa mgx2.svg O mesmo tema en detalle: a atmosfera de Saturno .
Imaxe de Cassini en falsas cores da "Tempestade do Dragón" de Saturno (arriba á dereita).

A atmosfera exterior de Saturno está composta por un 96,3% de hidróxeno e un 3,25% de helio . [49] A porcentaxe de helio é considerablemente inferior á abundancia deste elemento no Sol. [50] Non se coñecen con precisión as cantidades de elementos máis pesados ​​que o helio; a masa de elementos pesados ​​deduciuse a partir do modelo de formación do sistema solar e estimouse, no caso de Saturno, entre 19 e 31 veces a masa da Terra, cunha porcentaxe significativa situada na rexión do planeta. núcleo. [51]

Na atmosfera de Saturno tamén se atoparon restos de amoníaco , acetileno , etano , propano , fosfina e metano . [52] [53] As nubes superiores están formadas por cristais de amoníaco, que lle dan o típico aspecto amarelado, mentres que as das capas inferiores parecen estar compostas por hidrosulfuro de amonio (NH 4 SH) ou auga. [54] A radiación ultravioleta do Sol provoca a fotólise do metano na atmosfera superior, provocando unha serie de reaccións químicas dos hidrocarburos cos produtos resultantes transportados cara abaixo polos remuíños atmosféricos. Este ciclo fotoquímico réxese polo ciclo estacional anual de Saturno. [55]

As bandas

A atmosfera de Saturno mostra bandas similares ás de Xúpiter , pero moito máis débiles e amplas preto do ecuador . As formacións atmosféricas (manchas, nubes) son tan débiles que nunca se observaron antes da chegada das sondas Voyager . Desde entón, os telescopios no chan e en órbita melloraron ata o punto de que poden realizar observacións regulares das características atmosféricas de Saturno. Atopáronse tormentas de longa duración con forma oval que son moi similares ás de Xúpiter. En 1990, o telescopio espacial Hubble observou unha enorme nube branca preto do ecuador do planeta e outra observouse en 1994 . [56]

A composición das nubes varía coa profundidade e a presión crecente. Nas capas superiores, con temperaturas entre 100-160 K e presións entre 0,5 e 2 bar , as nubes consisten en amoníaco conxelado. Descendendo á atmosfera de Saturno hai nubes de xeo de auga, onde a presión está entre 2,5 bar e 9,5 bar e temperaturas entre 185 e 270 K. Debaixo hai unha capa de hidrosulfuro de amonio conxelado, a presións entre 3-6 bar e temperaturas entre 290 e 235 K. Finalmente, nas capas inferiores, onde as presións son duns 10-20 bar e temperaturas de 270-330 K, hai unha zona composta a partir de gotas de auga mesturadas con amoníaco en solución acuosa . [57]

Unha diferenza substancial entre as atmosferas de Xúpiter e Saturno é a presenza de bandas claras e escuras, especialmente no ecuador, moi evidente na primeira pero extremadamente suave e baixa en contraste na outra. A razón é unha capa máis espesa de bruma que sobresae parte da atmosfera superior de Saturno, probablemente causada pola temperatura máis baixa (130 K na atmosfera superior), que favorece a formación de nubes máis profundas que Xúpiter. [58] Non obstante, a atmosfera saturniana está atravesada por ventos moi fortes, que sopran ata 1800 km / h preto do ecuador. [8] Tamén hai ciclóns, especialmente en latitudes altas, cunha duración relativamente curta, como o tomado polo telescopio espacial Hubble en 1990, un exemplo típico da Gran Mancha Branca , tempestades temporais que se forman durante os veráns saturninos en o hemisferio norte, e tamén observado en 1876, 1903, 1933 e 1960, non presente durante o paso das sondas Voyager. [59]

Hexágono de Saturno

Icona de lupa mgx2.svg O mesmo tema en detalle: o hexágono de Saturno .
O polo norte de Saturno tomado por Cassini o 9 de setembro de 2016: podes ver perfectamente a forma hexagonal das súas nubes.

Nos anos oitenta, as dúas sondas do programa Voyager fotografaron unha estrutura hexagonal presente preto do polo norte do planeta, a 78 ° de latitude N, unha estrutura que posteriormente tamén foi observada pola sonda Cassini . Cada lado do hexágono mide aproximadamente 13.800 km, máis do diámetro da Terra. [60] Toda a estrutura, única no sistema solar, xira nun período de 10 horas 39 minutos e 23 segundos, equivalente ao período de rotación do campo de emisión de radio, que se supón igual ao período de rotación do sistema interno. partes de Saturno. A estrutura hexagonal non se move na lonxitude como o fan outras nubes na atmosfera visible e parece ser bastante estable ao longo do tempo. [61]

Aínda non se coñecen as causas da presenza desta forma xeométrica regular, pero parece que non hai ningunha conexión coa emisión por radio de Saturno e coa súa actividade das auroras polares. [62] [63]

Ciclón do polo sur

O telescopio espacial Hubble entre 1997 e 2002 observou unha corrente de chorro preto do polo sur, pero ningunha estrutura comparable ao hexágono do polo norte. [64] En novembro de 2006, a NASA informou que un furacán centrado no polo sur, cun ollo ben definido do ciclón , foi observado usando imaxes da sonda Cassini. [65] O descubrimento foi de considerable importancia porque nunca se observaran ciclóns co chamado "ollo" no sistema solar, ademais da Terra, incluso cando a nave espacial Galileo observou de preto a Gran Mancha Vermella de Xúpiter. [66] O ciclón podería existir durante miles de millóns de anos, ten aproximadamente o tamaño da Terra e dentro do ciclón os ventos sopran a 550 km / h, é dicir, ao dobre da velocidade dun furacán terrestre de categoría 5 . [67]

Campo magnético

Icona de lupa mgx2.svg Mesmo tema en detalle: a magnetosfera de Saturno .
O campo magnético de Saturno.

A sonda Pioneer 11 comprobou a existencia da magnetosfera de Saturno en 1979. De forma simétrica simple, a súa intensidade no ecuador é de 0,2 gauss ( 20 μT ), aproximadamente unha vintena parte da de Xúpiter, e incluso lixeiramente máis feble que o campo magnético terrestre. [68] Cando o Voyager 2 entrou na magnetosfera de Saturno, a intensidade do vento solar era alta e a magnetosfera só se estendía ata 19 raios saturnianos, ou 1,1 millóns de quilómetros. [69]

A súa orixe, como para o planeta Xúpiter, débese á capa de hidróxeno líquido dentro do planeta, onde se producen frecuentes descargas eléctricas, e á alta velocidade de rotación. Outro factor que explica a súa feble magnetosfera deriva da súa orientación, que é case coincidente co eixo de rotación do planeta, cunha desviación de só 1 °, fronte aos 10 ° de Xúpiter. [70]

A magnetosfera está composta por bandas de radiación en forma de toro nas que se atopan electróns e núcleos atómicos ionizados . O conxunto esténdese durante máis de 2 millóns de quilómetros e aínda máis na dirección oposta á do Sol. A interacción entre a magnetosfera e a ionosfera provoca auroras polares que rodean os polos. Estas auroras tamén foron fotografadas polo telescopio espacial Hubble. [70]

Entre os seus satélites observáronse outras interaccións debidas ao campo magnético: unha nube composta por átomos de hidróxeno que vai desde a órbita de Titán ata a órbita de Rea e un disco de plasma , tamén formado por ións hidróxeno e osíxeno, que se estenden desde a órbita de Thetis case á órbita de Titán. [68]

Aneis

Icona de lupa mgx2.svg O mesmo tema en detalle: Aneis de Saturno .
Os aneis planetarios de Saturno, como se ve na sonda Cassini.

Saturno ten un sistema de aneis planetarios , composto por millóns de pequenos obxectos xeados, que van do seu tamaño desde micrómetros a metros, orbitando o planeta no seu plano ecuatorial e organizados nun anel plano. Dado que o eixo de rotación de Saturno está inclinado con respecto ao seu plano orbital , os aneis tamén están inclinados. [71] Esta natureza "granular" dos aneis foi demostrada teoricamente xa en 1859 polo físico escocés James Clerk Maxwell . [72]

Os aneis comezan a unha altura duns 6.600 km desde a parte superior das nubes de Saturno e esténdense ata 120.000 km, algo menos dun terzo da distancia Terra-Lúa. Crese que o seu grosor é de media 10 metros. [73]

Aneis de Saturno en cores naturais.

O seu descubrimento débese a Christiaan Huygens , en 1655; in precedenza già Galileo Galilei aveva notato delle insolite protuberanze ai lati del pianeta, ma la scarsa potenza del suo telescopio e la particolare posizione di Saturno all'epoca, con gli anelli disposti di taglio per un osservatore terrestre e quindi difficilmente visibili, non gli avevano permesso di distinguerne la forma con chiarezza. [74]

Gli anelli sono divisi in sette fasce, separate da divisioni quasi vuote. L'organizzazione in fasce e divisioni risulta da una complessa dinamica ancora non ben compresa, ma nella quale giocano sicuramente un ruolo i cosiddetti satelliti pastori , lune di Saturno che orbitano all'interno o subito fuori dell'anello. [71]

L'origine degli anelli è sconosciuta. Ci sono due ipotesi principali al riguardo: che siano il risultato della distruzione di un satellite di Saturno, provocata da una collisione con una cometa o con un altro satellite, oppure che siano un "avanzo" del materiale da cui si formò Saturno che non è riuscito ad assemblarsi in un corpo unico. Parte del ghiaccio della parte centrale degli anelli proviene dalle eruzioni del criovulcanismo di Encelado. [75] In passato gli astronomi pensavano che gli anelli si fossero formati assieme al pianeta miliardi di anni fa, [76] tuttavia studi più recenti sembrano suggerire che l'età degli anelli sia probabilmente solo di alcune centinaia di milioni di anni. [77]

Composizione

Moonlet che genera degli effetti d'ombra visibili sull'anello A, immagine ripresa dalla sonda Cassini nel 2009.

La composizione degli anelli principali, i primi quattro scoperti, anello A , B , C e D è per più del 99% di acqua pura in forma di agglomerati di ghiaccio, [78] che li dota di una brillantezza notevole, dalla grandezza variabile mediamente tra 1 centimetro e 10 metri. Lo spessore degli anelli varia da 10 metri [79] a un chilometro, apparendo quindi sottili all'osservazione. La densità di queste particelle varia da anello ad anello e anche all'interno dell'anello stesso, passando da valori di 40-140 grammi per centimetro quadrato a valori di circa zero in quelle che vengono definite divisioni o separazioni: [80] spazi vuoti che separano gli anelli o all'interno di un anello, creati probabilmente da un gioco di risonanze gravitazionali dei satelliti pastori.

Alcuni agglomerati di ghiaccio più massicci possono alterare lievemente l'uniformità dell'anello. Agglomerati dell'ordine di centinaia di metri vengono definiti "minilune" ( moonlet in inglese) e non sono visibili al telescopio e nemmeno alle sonde che finora hanno visitato il pianeta, bensì creano delle perturbazioni che generano dei giochi di luce e ombra visibili solo in determinati periodi dell'anno saturniano. La NASA stima che gli anelli potrebbero "nascondere" milioni di minilune. [81]

Anello di Febe

Immagine artistica dell'anello più esterno di Saturno.

Nell'ottobre del 2009 grazie al telescopio spaziale Spitzer è stato scoperto il più grande anello di Saturno mai osservato in precedenza. Questo enorme anello si trova alla periferia del sistema di Saturno, in un'orbita inclinata di 27º rispetto al piano del sistema dei sette anelli principali. Il nuovo anello, che si ritiene sia originato da Febe , è composto di ghiaccio e di polvere allo stato di particelle alla temperatura di -157 °C. Pur essendo molto esteso questo anello è rilevabile solo nello spettro infrarosso, perché non riflette la luce visibile. La massa dell'anello comincia a una distanza di circa 6 milioni di chilometri dal pianeta e si estende fino a 11,9 milioni di chilometri. [82] La scoperta potrebbe essere decisiva per risolvere il problema legato alla colorazione del satellite Giapeto : gli astronomi ritengono che le particelle dell'anello, che orbitano intorno a Saturno con moto retrogrado (proprio come Febe), vadano a collidere contro la superficie di Giapeto quando esso, durante il suo moto orbitale , attraversa l'anello. [83]

Satelliti naturali

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Satelliti naturali di Saturno e Satelliti ipotetici di Saturno .
Il transito sul disco di Saturno di quattro delle sue lune, riprese dal telescopio spaziale Hubble. Da sinistra a destra, nei pressi del piano degli anelli, si scorgono Encelado, Dione e Mimas, mentre Titano è ben visibile in alto a destra sul disco di Saturno.

Saturno possiede un elevato numero di satelliti naturali , 82, [2] 12 dei quali scoperti solo nel 2005 grazie al telescopio giapponese Subaru [84] [85] e altri 15 scoperti tra il 2006 e il 2009. [86] A maggio 2014 solo 53 di essi hanno un nome proprio. [86] È difficile quantificare con precisione il loro numero, perché tecnicamente tutti i minuscoli corpi ghiacciati che compongono gli anelli di Saturno sono da considerarsi satelliti. Molte delle lune sono piuttosto piccole: 34 di esse hanno un diametro minore di 10 km, mentre 14 hanno diametro inferiore ai 50 km. Tradizionalmente, la maggior parte delle lune di Saturno portano i nomi dei Titani della mitologia greca. [87] Quando nel XX secolo i nomi dei Titani furono esauriti, le lune presero il nome da personaggi della mitologia greca e romana o da giganti di altre mitologie. [88] Tutte le lune irregolari (eccetto Febe) hanno nomi di divinità della mitologia inuit , di quella celtica e di giganti di ghiaccio della mitologia norrena . [89]

Il satellite saturniano di gran lunga più interessante è Titano , l'unico satellite del sistema solare a possedere una densa atmosfera e che da solo costituisce oltre il 95% della massa orbitante attorno a Saturno, anelli compresi. [90] [91] Titano fu anche il primo satellite saturniano scoperto, nel 1655, da Christiaan Huygens . Seguirono, tra il 1671 e il 1684, le scoperte di Teti , Dione , Rea e Giapeto da parte di Giovanni Cassini. [92] Passò poi più di un secolo prima della scoperta, nel 1789, di Mimas e Encelado da parte di William Herschel , mentre Iperione fu scoperto nel 1848 da WC Bond , GP Bond [93] e William Lassell . [94] , e fu l'ultimo scoperto con l'osservazione diretta tramite telescopi ottici. Già Febe , nel 1899, fu scoperto da William Henry Pickering mediante l'uso di lastre fotografiche a lunga esposizione. [95] Nel 1966 venne scoperto Giano , [96] che dette molti grattacapi agli astronomi del tempo: i dati acquisiti dalle osservazioni davano valori incompatibili relativamente al periodo e alla distanza da Saturno. [97] Solo nel 1978 si ipotizzò che potesse esistere un altro satellite naturale a condividere la stessa orbita, unica spiegazione possibile del fenomeno osservato. [97] Nel 1980 la sonda Voyager 1 confermò l'esistenza di Epimeteo nella stessa orbita di Giano, unico caso nel sistema solare di due satelliti che condividono la stessa orbita.

Il gran numero di satelliti e la presenza degli anelli rende molto complessa la dinamica del sistema di Saturno. Gli anelli sono influenzati dai movimenti dei satelliti, che causano marcate divisioni o lacune, e la forza di marea con Saturno porta effetti perturbanti sulle orbite dei satelliti minori. [98] I satelliti di Saturno possono essere divisi a grandi linee in dieci gruppi a seconda delle orbite attorno al pianeta. Oltre alle piccole lune degli anelli, ai satelliti pastori , alle lune co-orbitali e alle lune irregolari, i grandi satelliti sono sostanzialmente divisi in "interni" ed "esterni": i satelliti interni orbitano all'interno del tenue Anello E e tra questi sono compresi Mimas, Encelado, Teti e Dione, le cui orbite sono contraddistinte da una bassa eccentricità orbitale e un' inclinazione orbitale inferiore a 1,5°, con l'eccezione di Giapeto , che ha un'inclinazione di 7,57°. Le grandi lune esterne, Rea, Titano, Iperione e Giapeto, orbitano di là dall'Anello E e in genere hanno un'inclinazione e un'eccentricità orbitale decisamente più elevata. [99]

Schema degli anelli e dei satelliti di Saturno.

Tra le lune irregolari la più grande è Febe , che ha un diametro di 220 km, un semiasse maggiore di quasi 1,3 milioni di km e un periodo orbitale di 18 mesi. Per oltre un secolo, fino al 2000, si è creduto che fosse la luna più distante da Saturno, fino a quando furono scoperte diverse altre piccole lune più esterne. Ritenuto in passato un asteroide , la sua natura fu svelata dalla sonda Cassini: è un corpo composto da ghiaccio e roccia, simile a Plutone e Tritone , e faceva probabilmente parte di quella massa di corpi ghiacciati che ora formano la Fascia di Kuiper . Febe rimase intrappolato nel campo gravitazionale di Saturno quando le interazioni gravitazionali dei giganti gassosi , e in particolare di Giove, espulsero la maggior parte dei planetesimi ghiacciati verso il sistema solare esterno. [100]

Saturno nella cultura

Significato mitologico-religioso

Saturno che divora i suoi figli , dipinto di Francisco Goya . Tra Greci e Romani era diffusa la credenza che Saturno divorasse i suoi figli perché era stato profetizzato che uno di loro avrebbe preso il suo posto, e così effettivamente avvenne quando il figlio Giove , nascosto alla nascita dalla madre, detronizzò il padre.

Il nome Saturno deriva dal dio romano dell' agricoltura , corrispondente del titano greco Kronos (o Crono). Saturno, come gli altri pianeti ben visibili a occhio nudo, era comunque noto fin dai tempi più antichi: nelle religioni della Mesopotamia era conosciuto come Ninib, o Ninurta , [101] discendente del "Dio Sole" e guardiano della giustizia Šamaš . Come i "successori" Crono e Saturno di greci e romani era un dio contadino, inoltre era il protettore degli uomini dalle malattie causate dai demoni. [102]

In ebraico antico, Saturno è conosciuto come Shabbathai e il suo angelo è Cassiel . [103] [104] La sua intelligenza o benefico spirito è Agiel (layga) e il suo spirito (l'aspetto più oscuro) è Zazel (lzaz). [105] In lingua turca ottomana , urdu e malese , il suo nome è 'Zuhal', derivato dall'arabo زحل. [106]

Sabato , il giorno della settimana, era associato a Saturno già ai tempi degli antichi romani ( Saturni dies ), che lo consideravano il primo giorno della settimana planetaria, tradizione derivata probabilmente da quella ebraica. Il pianeta, tradizionalmente considerato come "freddo" perché il più lontano di quelli allora conosciuti, era associato anche alla tradizione ebraica di consumare pasti freddi il sabato. [107] Anche nell'era moderna nei paesi di lingua inglese , riprendendo la tradizione romana, Saturno è associato al sabato ( Saturday ). [108]

Nell'astrologia

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Saturno (astrologia) .

Nell' astrologia occidentale Saturno è associato alla privazione, alla perseveranza, alla logica, alla serietà, alla vecchiaia, e regola le responsabilità dell'individuo e il suo rapportarsi con equilibrio al mondo esterno. Apparentemente severo e negativo esso tuttavia aiuta la crescita interiore aiutando a superare i momenti di crisi con l'autocontrollo. [109] [110] Esso è domiciliato nell' Aquario (domicilio notturno) e nel Capricorno (domicilio diurno), in esaltazione nella Bilancia , in esilio nel Cancro e nel Leone , in caduta nell' Ariete . [111]

Nell'astrologia medica Saturno regola i meccanismi fisiologici e cellulari. Simboleggia il freddo e pertanto rallenta le funzioni dell'organismo conferendo longevità ai suoi nativi. [112]

Nell' induismo ci sono nove oggetti astrologici, conosciuti come Navagrahas. Saturno, uno di loro, è noto come "Shani", colui che giudica le persone in base alle azioni compiute nella loro vita. [113]

Nelle culture cinese e giapponese antiche Saturno era la "stella terra" (土星). Questa classificazione si basa sui cinque elementi che sono stati tradizionalmente utilizzati per classificare gli elementi naturali. [19]

Opere

Il pianeta compare nella Divina Commedia , e in particolare nel Canto ventunesimo del Paradiso , dove rappresenta il settimo Cielo , caratterizzato dalla meditazione e dalla contemplazione. [114]

Nelle opere di fantascienza

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Saturno nella fantascienza .
Voltaire è stato uno dei primi a menzionare Saturno in un'opera di fantascienza.

Conosciuto fin dai tempi antichi, Saturno è stato spesso citato in opere letterarie, anche se in passato è stato menzionato sovente più per il suo significato astrologico che in opere di fantascienza.

Nel racconto di Voltaire del 1752 Micromega , l'omonimo protagonista, proveniente da Sirio , arriva prima su Saturno e fa amicizia con i suoi abitanti, che hanno 72 sensi e vivono 15.000 anni, dopodiché prosegue il viaggio con uno di loro verso la Terra. [115] In Le avventure di Ettore Servadac ( 1877 ), Jules Verne descrive un viaggio nel sistema solare a bordo di una cometa che si spinge fino a Saturno. Le illustrazioni del romanzo lo presentano come un pianeta dalla superficie rocciosa e deserta, provvisto di 8 satelliti e 3 anelli. [116] In A Journey in Other Worlds del 1894 di John Jacob Astor IV , esploratori dalla Terra raggiungono Saturno provenienti da Giove , che è un mondo di giungla tropicale molto simile all'antica Terra, e trovano che il pianeta è scuro, secco e morente. Gli unici abitanti di Saturno sono creature gigantesche simili a fantasmi che comunicano telepaticamente e possono prevedere il futuro . [117]

Quando nel XX secolo la scienza moderna confermò che Saturno è un pianeta senza superficie solida, con un'atmosfera ostile alla vita, l'attenzione degli autori di opere fantascientifiche si spostò maggiormente sulle sue lune, e Saturno non venne praticamente più preso in considerazione come scenario di storie di fantascienza. Isaac Asimov ad esempio, in Lucky Starr e gli anelli di Saturno , cita ampiamente gli anelli, ambientando però il seguito sui satelliti Mimas e Titano . [118] Il romanzo 2001: Odissea nello spazio ( 1968 ), di Arthur C. Clarke , base di una prima versione della sceneggiatura del film omonimo, termina nel sistema di Saturno e precisamente sul satellite Giapeto . [119] Invece il film ei seguiti del libro sono ambientati nel sistema di Giove . Un'opera che pone Saturno come scenario principale in tempi recenti è Saturn Rukh (1997), romanzo di Robert L. Forward, in cui una spedizione umana su Saturno cerca di entrare in contatto con enormi esseri, detti "Rukh", che vivono galleggiando nell'atmosfera del pianeta. [120]

Anche al cinema, di Saturno viene citato più il suo sistema di lune che il pianeta stesso, come in Saturno 3 , film del 1980 diretto da Stanley Donen , ambientato sulla terza luna. Il nome del satellite non viene citato e dovrebbe trattarsi di Teti , anche se qualche recensione cita Titano come scenario. [121]

Note

Note al testo
  1. ^ Calcolata a partire dalla velocità orbitale media e dal periodo orbitale.
  2. ^ Calcolata a partire dal diametro equatoriale e dal periodo di rotazione.
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Voci correlate

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