Saturn | |
---|---|
Bilde av Saturn tatt av Voyager 2 4. august 1981 fra omtrent 21 millioner kilometer. Tre av dens iskalde satellitter kan sees til venstre; i rekkefølge etter avstand fra planeten: Thetis , Dione og Rhea . Skyggen av Thetis er kastet på den sørlige halvkule av Saturn. | |
Morstjerne _ | Sol |
Klassifisering | Gassgigant |
Orbital parametere | |
(den gang J2000) | |
Halv-hovedakse | 1 433 530 000 km 9,5825561773855 au [1] |
Perihel | 1 352 550 000 km 9,0412383122242 au [1] |
Aphelion | 1 515 500 000 km 10,130491783798 au [1] |
Omtrent. orbital | 8 447 660 938 km 56.469125519445 au [N 1] |
Orbital periode | 29,45 år (10 756,6125 dager ) [1] |
Synodisk periode | 378,09 [1] dager |
Orbital hastighet | 9,09 km/s [1] (min) 9,68 km/s [1] (gjennomsnitt) 10,18 km/s [1] (maks.) |
Helling på ekliptikken | 2.485 ° [1] |
Eksentrisitet | 0,0565 [1] |
Lengdegraden til den stigende noden | 113,71504 ° [1] |
Argom. av perihelium | 92.43194 ° [1] |
Satellitter | 82 [2] |
Ringer | 500-1000 [3] |
Fysiske data | |
Tilsvar Diameter | 120 536 km [1] |
Polar diameter | 108 728 km [1] |
Knusing | 0,09796 [1] |
Flate | 4,26 × 10 16 m² [4] |
Volum | 8,27 × 10 23 m³ [4] |
Masse | 5,6834 × 10 26 kg [1] 95,16 M ⊕ |
Middels tetthet | 0,687 × 10 3 kg / m³ [1] |
Akselerasjon tyngdekraften på overflaten | 10,44 m/s² (1,065 g) |
Rømningshastighet | 35 500 m/s [1] |
Rotasjonsperiode | 0,445 dager [1] (10 t 33 min 38 s) |
Rotasjonshastighet (ved ekvator ) | 9 849 m/s [N 2] |
Aksial helning | 26,73 ° [1] |
AR nordpol | 40,59 ° [1] (2 t 42 min 21 s) |
Deklinasjon | 83,54 ° [1] |
Temperatur på toppen av skyene | 93 K (gjennomsnitt) |
Overflatetemperatur _ | 82 K (−191 ° C) (min) 143 K (−130 ° C) (gjennomsnitt) |
Atm-trykk | 140 000 Pa |
Albedo | 0,47 |
Observasjonsdata | |
Magnitude app. | 0,7 [1] (gjennomsnitt) 0,43 [1] (maks) |
Magnitude app. | 1,2 og -0,24 |
Magnitude abs. | 28 |
Tilsynelatende diameter | 14,5" [1] (min) 20,1" [1] (maks) |
Saturn er den sjette planeten i solsystemet i rekkefølge etter avstand fra solen og den nest mest massive planeten etter Jupiter . Den har en gjennomsnittlig radius 9,48 ganger jordens og en masse 95 ganger større enn jordens . Saturn, med Jupiter, Uranus og Neptun , er klassifisert som en gasskjempe . [5] Navnet stammer fra den homonyme guden i romersk mytologi , homologen til den greske titanen Cronus . [6] Dets astronomiske symbol (♄ ) er en stilisert representasjon av ljåen til jordbruksguden .
Saturn består av 95 % hydrogen og 3 % helium etterfulgt av de andre grunnstoffene. Kjernen, som består av silikater og is , er omgitt av et tykt lag av metallisk hydrogen og derfor av et gassformig ytre lag . [7]
Vindene i Saturns atmosfære kan nå1800 km/t , [8] noe som resulterer betydelig raskere enn de på Jupiter og litt langsommere enn de som blåser i Neptuns atmosfære . [9]
Saturn har et omfattende og iøynefallende system av ringer som hovedsakelig består av ispartikler og silikatstøv. Med sine 82 kjente måner [10] har Saturn rekorden for det største antallet satellitter i solsystemet . Blant disse er Titan den største og også den eneste månen i solsystemet som har en betydelig atmosfære. [11]
Den beste tiden å observere Saturn og dens ringer er opposisjon , når forlengelsen av planeten er 180º og Saturn derfor er i den delen av himmelen som er motsatt av Solen. Saturn fremstår for det blotte øye på nattehimmelen som en lys gulgrå prikk med en tilsynelatende størrelse som vanligvis svinger mellom 1 og 0. Diameteren er for liten til å oppfattes og planeten vises alltid som et punkt for det blotte øye, så det er nødvendig med et teleskop eller en kikkert med minst 30 forstørrelse for å kunne skille planetens skive og ringene. [12] Saturn har en revolusjonsperiode på 29,5 år og omtrent hvert 15. år, når den er i visse punkter i sin bane, forsvinner ringene kort ut av synet da de er perfekt kuttet sett fra jorden. [1. 3]
I tillegg til avstanden fra jorden, avhenger lysstyrken til Saturn også av plasseringen av ringene: hvis de er orientert på en gunstig måte, som for eksempel skjedde i 2002, er de mer synlige og bidrar til å øke den tilsynelatende lysstyrken betydelig. av Saturn. [14]
Noen ganger er Saturn, som andre kropper i solsystemet som ligger nær ekliptikken , skjult av månen . Når det gjelder Saturn, skjer fenomenet med visse sykluser: en periode på tolv måneder, hvor planeten er skjult tolv ganger av Månen, følger en periode på omtrent fem år, hvor det ikke forekommer okkultasjoner. Dette skjer fordi månens bane rundt jorden er skrånende i forhold til jordens bane rundt solen, og bare når Saturn er på punktet der månens bane krysser "ekliptikkplanet", oppstår okkultasjoner. [15]
Saturn er den nest siste av planetene som er synlige for det blotte øye og har vært kjent siden antikken. [16] Babylonske astronomer observerte og registrerte regelmessig planetens bevegelser. [17] I gammel romersk mytologi var guden Saturn, som planeten har fått navnet sitt fra, jordbrukets gud og ble ansett som ekvivalenten til den greske titanen Cronus. [18] Den greske vitenskapsmannen Ptolemaios baserte sine beregninger av Saturns bane på observasjoner gjort mens planeten var i opposisjon . [19]
Den første astronomen som observerte dens særegne form var Galileo , som i 1610 ikke klarte å fullstendig løse figuren til planeten omgitt av ringene. Opprinnelig viste planeten seg for ham akkompagnert av to andre kropper på sidene, og derfor kalte han den "trekropper". [20] Med påfølgende observasjoner og bruk av mer avanserte instrumenter, viste variasjonen av den visuelle vinkelen til ringene ham gradvis forskjellige aspekter, noe som førte til at han definerer planeten som bisarr. Galileo antok i sine skisser forskjellige løsninger for formen til Saturn, inkludert mulige ringer som var tangent til overflaten av himmellegemet. [21]
I de påfølgende århundrene var Saturn gjenstand for dybdestudier. I 1649 publiserte Eustachio Divini , en teleskopbygger fra Marche-regionen , for første gang en detaljert illustrasjon av Saturns ringer; den katolske teologen Leone Allacci på midten av det syttende århundre teoretiserte fantasifullt at ringene hadde sin opprinnelse fra den hellige forhuden . [22] I 1655 var den nederlandske astronomen Christiaan Huygens den første som gjettet den ringformede naturen til kroppene som ble sett av Galileo rundt planeten, og oppdaget også satellitten Titan . [21] Giovanni Cassini i 1675 var den første som antok ringenes natur og identifiserte den første underavdelingen , eller lakunaen, som fortsatt bærer navnet hans i dag. Han oppdaget også fire andre saturniske måner: Rhea i 1671 , Iapetus i 1672, Dione og Thetis i 1684. [23] Ringenes "granulære" natur ble teoretisk demonstrert i 1859 av den skotske fysikeren James Clerk Maxwell . [24]
I 1899 oppdaget William Henry Pickering Phoebe , en uregelmessig satellitt som ikke roterer synkronisert med Saturn som de andre store månene. Febe var den første satellitten som ble oppdaget i en retrograd bane . [23] I løpet av det tjuende århundre førte studier av Titan til bekreftelsen av at den var omgitt av en tykk atmosfære, unik blant de naturlige satellittene i solsystemet. [25]
Pioneer 11 var det første romfartøyet som tok et nært fly forbi Saturn i september 1979, da det passerte 20 000 kilometer fra toppen av planetens skyer. Bilder av planeten og noen av dens måner ble tatt, selv om den lave oppløsningen ikke tillot å oppdage overflatedetaljer.
Romfartøyet studerte også planetens ringer, og oppdaget den tynne F-ringen og det faktum at mørke hull ser lyse ut når de sees i høye fasevinkler til solen, noe som indikerer at de inneholder tynne partikler som er i stand til å spre lys. Pioneer 11 målte også Titans temperatur. [26]
Voyager-sonderVoyager 1 -sonden besøkte Saturn-systemet i november 1980, og sendte de første høyoppløselige bildene av planeten, dens ringer og hovedmåner, og utførte også en forbiflyvning med Titan, økte kunnskapen om atmosfæren og bekreftet ugjennomtrengeligheten til seg selv ved bølgelengder av det synlige spekteret , hindrer synet av overflaten. [27]
I august 1981, nesten et år senere, fortsatte Voyager 2 studiet av Saturn-systemet. Han skaffet seg flere andre nærbilder av Saturns måner som viser bevis på noen endringer i atmosfæren og ringene. Dessverre under forbiflyvningen frøs kameraplaten i et par dager og noen planlagte bilder gikk tapt. Saturns tyngdekraft ble deretter brukt til å rette sonden mot Uranus . [27]
Sondene oppdaget noen nye satellitter i bane rundt eller innenfor planetens ringer, samt noen hull mellom ringene selv, for eksempel Maxwells divisjon , mellom Ring B og Ring C , og Division of Keeler , inne i ringen A. [28]
Cassini-HuygensCassini-Huygens romsonde ble lansert 15. oktober 1997 og gikk i bane rundt Saturn 1. juli 2004, med sikte på å studere det Saturnske systemet og deretter sende en lander til Titans mystiske overflate, hittil ukjent på grunn av den tykke atmosfæriske atmosfæren. teppe som omslutter Saturns hovedmåne. [29]
Siden tidlig i 2005 har Cassini oppdaget lynnedslag i Saturns atmosfære, omtrent 1000 ganger kraftigere enn jordas lyn. [30] I 2006 rapporterte NASA at Cassini hadde funnet bevis på flytende vann på Enceladus , som lekker fra under den frosne overflaten via geysirer . Cassinis bilder viste stråler av isete partikler som fra månens sørpolare område havnet i bane rundt Saturn. Ifølge noen forskere kan andre måner i solsystemet ha hav av flytende vann under overflaten, men i tilfellet med Enceladus kan disse være bare noen få titalls meter under den frosne overflaten. [31] I mai 2011 hevdet NASA-forskere at Enceladus kan være det mest beboelige stedet i solsystemet for livet slik det er kjent for mennesket. [32]
Cassini har gjort en rekke funn gjennom årene: mellom 2006 og 2007 ble det oppdaget innsjøer og hav av hydrokarboner på Titan, hvorav den største er på størrelse med Det Kaspiske hav . [33] I oktober 2006 registrerte romfartøyet en enorm storm på Saturns sørpol. [34]
Etter å ha oppdaget åtte nye satellitter, ble Cassinis hovedoppdrag avsluttet i 2008, men det ble først forlenget til 2010 og deretter forlenget til 2017. [35]
I april 2013 sendte Cassini bilder av en enorm orkan over planetens nordpol, 20 ganger større enn de som ble sett på jorden, med vind med over 530 km/t. [36]
Den 19. juli 2013 kunngjorde for første gang NASA på forhånd at en serie bilder ville bli tatt fra det ytre solsystemet mot Jorden: Cassini, bak platen til Saturn for å unngå gjenskinn fra solen, foreviget jorden og månen fra en avstand på 1,5 milliarder km. Fra den avstanden dukket jorden opp som en liten blå prikk med en enda mindre hvit prikk ved siden av seg (Månen). [37]
Saturn går i bane rundt solen i en gjennomsnittlig avstand på1 427 × 10 9 km , som dekker en fullstendig revolusjon på 29 458 jordår. Banen har en helling på 2,488º i forhold til ekliptikken og har en eksentrisitet på 0,0560. På avstand virker sollyset 100 ganger mindre intenst enn lyset på jorden . [1]
Rotasjonsaksen er skråstilt med 26.731 °, noe som gir planeten en syklus av årstider som er mer eller mindre lik den for Jorden og Mars, men mye lengre. Rotasjonsperioden til Saturn om sin akse varierer i henhold til høyden; de øvre lagene, i ekvatorialområdene, tar 10,23378 timer å fullføre en fullstendig revolusjon, mens kjernen og mantelen roterer på 10,67597 timer. [38]
I mars 2007 ble det funnet at variasjonen av planetens radioutslipp ikke samsvarer med rotasjonshastigheten til Saturn. Denne variasjonen kan være forårsaket av aktiviteten til geysirer på overflaten av månen Enceladus . Vanndampen som sendes ut i bane rundt Saturn av denne aktiviteten skaper et hinder for planetens magnetfelt, og bremser rotasjonen i forhold til planetens rotasjon. [39]
Det siste estimatet av Saturns rotasjonsperiode, basert på et gjennomsnitt av forskjellige målinger gjort av Cassini, Voyager og Pioneer-sonder, ble rapportert i september 2007, og tilsvarer 10 timer, 32 minutter og 35 sekunder. [40]
Med en masse lik 95.181 ganger og et volum lik 744 ganger jordens, er Saturn den nest største planeten i solsystemet etter Jupiter. Den er klassifisert som en gassgigant siden de ytre lagene hovedsakelig består av gass og den mangler en definert overflate, selv om den kan ha en solid kjerne. Saturn ser ut til å være synlig flatet ved polene , med sine ekvatoriale og polare diametre (120 536 km og108 728 km henholdsvis) som avviker med nesten 10 %. [1] Denne formen er et resultat av dens raske rotasjon og kjemiske sammensetning , med den laveste tettheten i solsystemet, lett å deformere. De andre planetene, og gassgigantene spesielt, er også deformert på lignende måte, men på en mye mindre tydelig måte. [41] Saturn er også den eneste planeten i solsystemet med en gjennomsnittlig tetthet lavere enn vann : bare0,69 g/cm³ . I virkeligheten er gjennomsnittsverdien en kombinasjon av svært lave tettheter i planetens atmosfære og høyere tettheter inne, absolutt større enn vann. For disse verdiene antas det at planeten har en kjerne av bergarter og metaller som ikke er spesielt massiv. Saturn har en masse som er 95 ganger jordens, og sammen med Jupiter utgjør den 92 % av den totale planetmassen til solsystemet. [42]
Saturn har en indre struktur som er veldig lik Jupiters og har en sammensetning som ligner solens, og består av 75 % hydrogen og 25 % helium , med spor av vann, metan og ammoniakk . [43] I det ytre laget er det en atmosfære hvor lyse og mørke bånd veksler parallelt med ekvator med syklonforstyrrelser og skyformasjoner; det hele brytes ned i området under, hvor ved tettheter høyere enn 0,01 g/cm 3 blir hydrogenet flytende. Temperaturen, trykket og tettheten inne i planeten øker stadig når den beveger seg mot kjernen og i de dypere lagene av planeten blir hydrogenet metallisk [42] .
I sentrum av planeten er kjernen . Standard planetmodeller antyder at det i Saturn er en liten steinete kjerne som i sammensetning ligner jordens kjerne , men tettere. I 2004 estimerte de franske astronomene Didier Saumon og Tristan Guillot massen til Saturns kjerne til å være mellom 9-22 ganger jordens masse , som tilsvarer en diameter på rundt 25 000 kilometer; i kjernen når den en temperatur på nesten 12 000 ° C og et trykk på 10 millioner atmosfærer . [44] [45] Kjernen er omgitt av et tykt lag flytende metallisk hydrogen , etterfulgt av et flytende lag av molekylært hydrogen og helium som blir til gass med økende høyde. Det ytterste laget strekker seg over 1000 km og består av en gassaktig atmosfære. [46]
Saturn, som Jupiter, utstråler infrarød stråling energisk mer enn det dobbelte av den den mottar fra solen. Bare en del av denne energien kan tilskrives Kelvin-Helmholtz-mekanismen ; en ytterligere mekanisme som kan forklare varmen som genereres er den av et "heliumregn" inne i det: dråper av helium, tyngre enn hydrogen, synker ned i det underliggende flytende havet og komprimerer, frigjør varme som migrerer mot det høye opp til atmosfæren, der den kan rømme ut i verdensrommet. [47] [48]
Saturns ytre atmosfære består av 96,3 % hydrogen og 3,25 % helium . [49] Prosentandelen av helium er betydelig lavere enn forekomsten av dette grunnstoffet i Solen. [50] Mengdene av grunnstoffer som er tyngre enn helium er ikke nøyaktig kjent; massen av tunge elementer ble utledet fra modellen for dannelsen av solsystemet og ble estimert, i tilfellet med Saturn, til å være 19-31 ganger massen til jorden, med en betydelig prosentandel lokalisert i planetens område. kjerne. [51]
Spor av ammoniakk , acetylen , etan , propan , fosfin og metan er også funnet i Saturns atmosfære . [52] [53] De øvre skyene er bygd opp av ammoniakkkrystaller, som gir den et typisk gulaktig utseende, mens de i de nedre lagene ser ut til å være sammensatt av ammoniumhydrosulfid (NH 4 SH) eller vann. [54] Ultrafiolett stråling fra solen forårsaker fotolyse av metan i den øvre atmosfæren, og forårsaker en rekke kjemiske reaksjoner av hydrokarbonene med de resulterende produktene båret nedover av atmosfæriske virvler. Denne fotokjemiske syklusen er styrt av Saturns årlige sesongsyklus. [55]
BandeneSaturns atmosfære viser bånd som ligner på Jupiter , men mye svakere og bredere nær ekvator . De atmosfæriske formasjonene (flekker, skyer) er så svake at de aldri har blitt observert før ankomsten av Voyager -sondene . Siden den gang har teleskoper på bakken og i bane blitt forbedret til det punktet at de kan utføre regelmessige observasjoner av Saturns atmosfæriske egenskaper. Det er funnet langlivede ovale stormer som ligner veldig på Jupiters. I 1990 observerte Hubble-romteleskopet en enorm hvit sky nær planetens ekvator, og en annen ble observert i 1994 . [56]
Sammensetningen av skyene varierer med dybde og økende trykk. I de øvre lagene, med temperaturer mellom 100-160 K og trykk mellom 0,5 og 2 bar , består skyene av frossen ammoniakk. Nedover i Saturns atmosfære er det skyer av vannis, hvor trykket er mellom 2,5 bar og 9,5 bar og temperaturer mellom 185 og 270 K. Under er et hydrosulfidlag av frossen ammonium, ved trykk mellom 3-6 bar og temperaturer mellom 290 og 235 K. Til slutt, i de nedre lagene, hvor trykket er ca. 10-20 bar og temperaturer på 270-330 K, er det en sammensatt sone fra dråper vann blandet med ammoniakk i vandig løsning . [57]
En vesentlig forskjell mellom atmosfærene til Jupiter og Saturn er tilstedeværelsen av lyse og mørke bånd, spesielt ved ekvator, veldig tydelig i den første, men ekstremt myk og lite kontrasterende i den andre. Årsaken er et tykkere lag med dis som henger over en del av Saturns øvre atmosfære, sannsynligvis forårsaket av den lavere temperaturen (130 K i den øvre atmosfæren), som favoriserer dannelsen av skyer dypere enn Jupiter. [58] Likevel krysses den Saturnske atmosfæren av veldig sterke vinder, som blåser opp til 1 800 km/t nær ekvator. [8] Det er også sykloner, spesielt på høye breddegrader, med relativt kort varighet, slik som den som ble tatt av Hubble-romteleskopet i 1990, et typisk eksempel på den store hvite flekken , midlertidige stormer som dannes i løpet av de Saturnske somrene i den nordlige halvkule, og også observert i 1876, 1903, 1933 og 1960, ikke tilstede under passasjen av Voyager-sondene. [59]
Hexagon of SaturnPå åttitallet fotograferte de to sondene i Voyager-programmet en sekskantet struktur nær planetens nordpol, ved breddegrad 78 ° N, en struktur som senere også ble observert av Cassini-sonden . Hver side av sekskanten måler omtrent 13 800 km, mer enn jordens diameter. [60] Hele strukturen, unik i solsystemet, roterer i en periode på 10 timer, 39 minutter og 23 sekunder, tilsvarende rotasjonsperioden til radioemisjonsfeltet, som antas å være lik rotasjonsperioden til indre deler av Saturn. Den sekskantede strukturen beveger seg ikke i lengdegrad, som andre skyer i den synlige atmosfæren, og ser ut til å være ganske stabil over tid. [61]
Årsakene til tilstedeværelsen av denne vanlige geometriske formen er ennå ikke kjent, men det ser ut til at det ikke er noen sammenheng med radioutslippet til Saturn og med aktiviteten til de polare nordlysene. [62] [63]
SydpolsyklonenMellom 1997 og 2002 observerte Hubble-romteleskopet en jetstrøm nær sørpolen, men ingen struktur som kan sammenlignes med nordpolens sekskant. [64] I november 2006 rapporterte NASA at en orkan sentrert i sørpolen, med et veldefinert øye av syklonen , ble observert ved bruk av bilder fra romfartøyet Cassini . [65] Oppdagelsen var av betydelig betydning fordi sykloner med det såkalte «øyet» aldri hadde blitt observert i solsystemet, bortsett fra Jorden, selv ikke da romfartøyet Galileo observerte Jupiters store røde flekk på nært hold. [66] Syklonen kunne ha eksistert i milliarder av år, er omtrent på størrelse med Jorden og inne i syklonen blåser vindene med 550 km/t, det vil si med dobbel hastighet til en terrestrisk orkan av kategori 5 . [67]
Eksistensen av Saturns magnetosfære ble konstatert av Pioneer 11 -sonden i 1979. Med enkel symmetrisk form er dens intensitet ved ekvator 0,2 gauss (20 μT ), omtrent en tjuendedel av Jupiters, og til og med litt svakere enn jordens magnetfelt. [68] Da Voyager 2 gikk inn i Saturns magnetosfære, var intensiteten til solvinden høy og magnetosfæren strakte seg bare opp til 19 Saturn-stråler, eller 1,1 millioner kilometer. [69]
Dens opprinnelse, som for planeten Jupiter, skyldes det flytende hydrogenlaget inne i planeten, hvor hyppige elektriske utladninger produseres, og den høye rotasjonshastigheten. En annen faktor som forklarer dens svake magnetosfære kommer fra orienteringen, som nesten er sammenfallende med planetens rotasjonsakse , med et avvik på bare 1 °, mot Jupiters 10 °. [70]
Magnetosfæren er sammensatt av strålingsbånd i form av en torus der elektroner og ioniserte atomkjerner finnes . Det hele strekker seg over 2 millioner kilometer og enda lenger i motsatt retning av Solens. Samspillet mellom magnetosfæren og ionosfæren forårsaker polare nordlys som omgir polene. Disse nordlysene ble også fotografert av Hubble-romteleskopet. [70]
Andre interaksjoner på grunn av magnetfeltet har blitt observert mellom satellittene: en sky sammensatt av hydrogenatomer som går fra banen til Titan til banen til Rea og en plasmaskive , også dannet av hydrogen og oksygenioner, som strekker seg fra Thetis ' bane nesten til Titans bane. [68]
Saturn har et system av planetringer , som består av millioner av små isete objekter, som varierer i størrelse fra mikrometer til meter, som går i bane rundt planeten på ekvatorialplanet, og organisert i en flat ring. Siden Saturns rotasjonsakse er skråstilt i forhold til baneplanet , er ringene også skråstilt. [71] Denne "granulære" naturen til ringene ble demonstrert teoretisk så tidlig som i 1859 av den skotske fysikeren James Clerk Maxwell . [72]
Ringene begynner i en høyde på omtrent 6 600 km fra toppen av Saturns skyer og strekker seg opp til 120 000 km, i underkant av en tredjedel av avstanden Jord-Måne. Tykkelsen deres antas å være i gjennomsnitt bare 10 meter. [73]
Oppdagelsen deres skyldes Christiaan Huygens , i 1655; tidligere hadde Galileo Galilei allerede lagt merke til noen uvanlige fremspring på sidene av planeten, men den lave kraften til teleskopet hans og den spesielle posisjonen til Saturn på den tiden, med ringene arrangert skjærekant for en terrestrisk observatør og derfor knapt synlig, gjorde det ikke tillatt å skille sin form tydelig. [74]
Ringene er delt inn i syv bånd, atskilt med nesten tomme avdelinger. Organiseringen i band og divisjoner er et resultat av en kompleks dynamikk som fortsatt ikke er godt forstått, men der de såkalte hyrdesatellittene , Saturns måner som går i bane rundt i eller like utenfor ringen, absolutt spiller en rolle. [71]
Opprinnelsen til ringene er ukjent. Det er to hovedhypoteser i denne forbindelse: at de er et resultat av ødeleggelsen av en Saturns satellitt, forårsaket av en kollisjon med en komet eller en annen satellitt, eller at de er en "rest" av materialet som Saturn ble dannet av. som ikke er klart å sette sammen til en enkelt kropp. En del av isen i den sentrale delen av ringene kommer fra utbruddene fra kryovulkanismen til Enceladus. [75] Tidligere trodde astronomer at ringene ble dannet sammen med planeten for milliarder av år siden, [76] men nyere studier synes å antyde at ringenes alder sannsynligvis bare er noen få hundre millioner år. [77]
Sammensetningen av hovedringene, de fire første oppdaget, ring A , B , C og D er mer enn 99 % rent vann i form av agglomerater av is, [78] som gir dem en bemerkelsesverdig glans, med en gjennomsnittlig variabel størrelse mellom 1 centimeter og 10 meter. Tykkelsen på ringene varierer fra 10 meter [79] til én kilometer, og ser derfor tynne ut ved observasjon. Tettheten til disse partiklene varierer fra ring til ring og også innenfor selve ringen, alt fra verdier på 40-140 gram per kvadratcentimeter til verdier på omtrent null i det som kalles divisjoner eller separasjoner: [80] tomme rom som skiller ringene eller inne i en ring, sannsynligvis skapt av et gravitasjonsresonansspill av gjetersatellittene.
Noen mer massive agglomerasjoner av is kan endre ringens enhetlighet litt. Agglomerasjoner i størrelsesorden hundrevis av meter er definert som "minilune" ( månelett på engelsk) og er ikke synlige for teleskopet eller til og med for sondene som så langt har besøkt planeten, men skaper forstyrrelser som genererer lys- og skyggespill som er synlige bare i visse tider av det Saturnske året. NASA anslår at ringene kan "gjemme" millioner av bittesmå måner. [81]
I oktober 2009 ble den største ringen av Saturn som noen gang er observert tidligere oppdaget takket være Spitzer-romteleskopet . Denne enorme ringen ligger i periferien av Saturn-systemet, i en bane som skråner 27º til planet til de syv hovedringsystemet. Den nye ringen, som antas å ha sin opprinnelse fra Phoebe , er sammensatt av is og støv i tilstanden av partikler ved en temperatur på -157 ° C. Selv om denne ringen er veldig stor, er den kun detekterbar i det infrarøde spekteret, fordi den ikke reflekterer synlig lys. Ringens masse begynner i en avstand på omtrent 6 millioner kilometer fra planeten og strekker seg opp til 11,9 millioner kilometer. [82] Oppdagelsen kan være avgjørende for å løse problemet knyttet til fargen på Iapetus -satellitten : astronomer tror at partiklene i ringen, som går i bane rundt Saturn med retrograd bevegelse (akkurat som Phoebe), kolliderer mot overflaten til Iapetus når den passerer gjennom ringen under dens orbitale bevegelse . [83]
Saturn har et stort antall naturlige satellitter , 82, [2] 12 av disse ble oppdaget først i 2005 takket være det japanske Subaru-teleskopet [84] [85] og ytterligere 15 oppdaget mellom 2006 og 2009. [86] Per mai 2014 bare 53 av dem har egne navn. [86] Det er vanskelig å kvantifisere antallet nøyaktig, fordi teknisk sett regnes alle de små isete kroppene som utgjør Saturns ringer som satellitter. Mange av månene er ganske små: 34 av dem er mindre enn 10 km i diameter, mens 14 er mindre enn 50 km i diameter. Tradisjonelt bærer de fleste av Saturns måner navnene til titanene fra gresk mytologi. [87] Da navnene på titanene var oppbrukt på det tjuende århundre, tok månene navnene sine fra karakterer fra gresk og romersk mytologi eller fra kjemper fra andre mytologier. [88] Alle irregulære måner (unntatt Phoebe) har navn på guddommer fra inuittmytologi , keltisk mytologi og iskjemper fra norrøn mytologi . [89]
Den desidert mest interessante saturniske satellitten er Titan , den eneste satellitten i solsystemet som har en tett atmosfære og som alene utgjør over 95 % av massen som kretser rundt Saturn, inkludert ringene. [90] [91] Titan var også den første saturnske satellitten som ble oppdaget, i 1655, av Christiaan Huygens . Oppdagelsene av Teti , Dione , Rea og Giapeto av Giovanni Cassini fulgte mellom 1671 og 1684. [92] Det var da mer enn et århundre før William Herschels oppdagelse av Mimas og Enceladus i 1789, mens Hyperion ble oppdaget i 1848 av WC Bond , GP Bond [93] og William Lassell . [94] , og var den siste oppdaget med direkte observasjon gjennom optiske teleskoper. Allerede Phoebe , i 1899, ble oppdaget av William Henry Pickering ved bruk av fotografiske plater med lang eksponering. [95] I 1966 ble Janus oppdaget , [96] noe som ga datidens astronomer mye hodebry: dataene innhentet fra observasjonene ga uforenlige verdier angående perioden og avstanden fra Saturn. [97] Først i 1978 ble det antatt at en annen naturlig satellitt kunne eksistere som deler samme bane, den eneste mulige forklaringen på det observerte fenomenet. [97] I 1980 bekreftet Voyager 1-sonden eksistensen av Epimetheus i samme bane som Janus, det eneste tilfellet i solsystemet av to satellitter som deler samme bane.
Det store antallet satellitter og tilstedeværelsen av ringene gjør dynamikken til Saturn-systemet svært kompleks. Ringene påvirkes av bevegelsene til satellittene, som forårsaker markerte oppdelinger eller hull, og tidevannskraften med Saturn gir forstyrrende effekter på banene til de mindre satellittene. [98] Saturns satellitter kan grovt sett deles inn i ti grupper i henhold til deres baner rundt planeten. I tillegg til ringenes små måner, gjetermånene , samorbitalmånene og de irregulære månene, er de store satellittene i bunn og grunn delt inn i "interne" og "eksterne": de indre satellittene går i bane innenfor den tynne Ring E og mellom disse Mimas, Enceladus, Thetis og Dione er inkludert, hvis baner er preget av lav orbital eksentrisitet og en orbital helning på mindre enn 1,5°, med unntak av Iapetus , som har en helning på 7,57°. De store ytre månene, Rhea, Titan, Hyperion og Iapetus, går i bane forbi E-ringen og har vanligvis mye høyere tilt og eksentrisitet i bane. [99]
Blant de irregulære månene er den største Phoebe , som har en diameter på 220 km, en semi- hovedakse på nesten 1,3 millioner km og en omløpsperiode på 18 måneder. I over et århundre, frem til 2000, ble den antatt å være den fjerneste månen fra Saturn, inntil flere andre små ytterste måner ble oppdaget. Tidligere antatt å være en asteroide , ble dens natur avslørt av Cassini-sonden: det er en kropp sammensatt av is og stein, lik Pluto og Triton , og var sannsynligvis en del av den massen av isete kropper som nå danner Kuiperbeltet . Phoebe ble fanget i Saturns gravitasjonsfelt da gravitasjonsinteraksjonene mellom gassgiganter , og spesielt Jupiter, kastet ut de fleste av de frosne planetesimalene til det ytre solsystemet. [100]
Navnet Saturn stammer fra den romerske jordbruksguden , tilsvarende den greske titanen Kronos (eller Cronus). Saturn, som de andre planetene som var tydelig synlige for det blotte øye, var imidlertid kjent siden antikken: i religionene i Mesopotamia var den kjent som Ninib, eller Ninurta , [101] etterkommer av "Solguden" og rettferdighetens vokter Šamaš . I likhet med "etterfølgerne" Cronus og Saturn til grekerne og romerne var han en bondegud, dessuten var han menneskenes beskytter mot sykdommer forårsaket av demoner. [102]
På gammelt hebraisk er Saturn kjent som Shabbathai og dens engel er Cassiel . [103] [104] Hans intelligens eller fordelaktige ånd er Agiel (layga) og hans ånd (det mørkere aspektet) er Zazel (lzaz). [105] På ottomansk tyrkisk , urdu og malaysisk er navnet hans 'Zuhal', avledet fra arabisk زحل. [106]
Lørdag , ukedagen, ble assosiert med Saturn allerede i tiden til de gamle romerne ( Saturni dies ), som betraktet det som den første dagen i planetuken, en tradisjon trolig hentet fra den jødiske. Planeten, som tradisjonelt ble ansett for å være "kald" fordi den var den lengste av de som da var kjent, var også assosiert med den jødiske tradisjonen med å spise kalde måltider på lørdager. [107] Selv i moderne tid i engelsktalende land , som tar opp den romerske tradisjonen, er Saturn assosiert med lørdag . [108]
I vestlig astrologi er Saturn assosiert med deprivasjon, utholdenhet, logikk, seriøsitet, alderdom, og regulerer individets ansvar og forholdet til balanse til omverdenen. Tilsynelatende alvorlig og negativ, hjelper den likevel indre vekst ved å hjelpe til med å overvinne kriseøyeblikk med selvkontroll. [109] [110] Det er hjemmehørende i Vannmannen (nattlig hjem) og i Steinbukken (daglig hjem), i opphøyelse i Vekten , i eksil i Kreft og Løven , fallende i Væren . [111]
I medisinsk astrologi regulerer Saturn fysiologiske og cellulære mekanismer. Det symboliserer kulde og bremser derfor funksjonene til organismen og gir lang levetid til dens innfødte. [112]
I hinduismen er det ni astrologiske objekter, kjent som Navagrahas. Saturn, en av dem, er kjent som "Shani", den som dømmer mennesker basert på handlingene utført i livet deres. [113]
I gamle kinesiske og japanske kulturer var Saturn "jordstjernen" (土星). Denne klassifiseringen er basert på de fem elementene som tradisjonelt har blitt brukt til å klassifisere naturlige elementer. [19]
Planeten dukker opp i den guddommelige komedie , og spesielt i paradisets tjueførste kanto , hvor den representerer den syvende himmel , preget av meditasjon og kontemplasjon. [114]
Kjent siden antikken, har Saturn ofte blitt nevnt i litterære verk, selv om den tidligere ofte ble nevnt mer for sin astrologiske betydning enn i science fiction.
I Voltaires historie fra 1752 Micromega ankommer den homonyme hovedpersonen, som kommer fra Sirius , først Saturn og blir venn med innbyggerne, som har 72 sanser og lever 15 000 år, hvoretter reisen fortsetter med en av dem til jorden. [115] I The Adventures of Ettore Servadac ( 1877 ) beskriver Jules Verne en reise gjennom solsystemet ombord på en komet som går så langt som til Saturn. Illustrasjonene i romanen presenterer den som en planet med en steinete og øde overflate, utstyrt med 8 satellitter og 3 ringer. [116] I John Jacob Astor IVs 1894 A Journey in Other Worlds når oppdagelsesreisende fra Jorden Saturn fra Jupiter , som er en tropisk jungelverden som ligner veldig på den gamle jorden, og finner ut at planeten er mørk, tørr og døende. De eneste innbyggerne i Saturn er gigantiske spøkelseslignende skapninger som kommuniserer telepatisk og kan forutsi fremtiden . [117]
Da moderne vitenskap på 1900-tallet bekreftet at Saturn er en planet uten fast overflate, med en livsfiendtlig atmosfære, flyttet oppmerksomheten til forfatterne av science fiction-verk mer til månene, og Saturn ble praktisk talt ikke lenger betraktet som et scenario. av science fiction-historier. Isaac Asimov , for eksempel, i Lucky Starr and the rings of Saturn , nevner ringene mye, og setter imidlertid oppfølgeren på satellittene Mimas og Titan . [118] Romanen 2001: A Space Odyssey ( 1968 ), av Arthur C. Clarke , grunnlaget for en tidlig versjon av manuset til filmen med samme navn, ender i Saturn-systemet og nettopp på satellitten Iapetus . [119] I stedet er filmen og bokens oppfølgere satt i Jupiter-systemet . Et verk som plasserer Saturn som hovedscenario i nyere tid er Saturn Rukh (1997), en roman av Robert L. Forward, der en menneskelig ekspedisjon til Saturn prøver å få kontakt med enorme vesener, kalt «Rukh», som lever av flytende i atmosfæren på planeten. [120]
Selv på kino nevnes Saturns månesystem mer enn planeten selv, som i Saturn 3 , en film fra 1980 regissert av Stanley Donen , satt på den tredje månen. Navnet på satellitten er ikke nevnt og skal være Teti , selv om noen anmeldelser nevner Titan som et scenario. [121]