Saturno

Saturno Photography di Hubble

Saturno È il secondo pianeta più grande del sistema solare dopo Giove. Conosciuto per il suo sistema di anelli, appartiene ai pianeti chiamati Jovianos, che si trovano dopo la cintura di asteroidi, che li separa dai pianeti rocciosi.

Conosciuto dai tempi antichi, perché è uno dei 5 pianeti visibili ad occhio nudo e il più lontano, Galileo fu il primo a osservarlo con un telescopio nel 1610. Sebbene notasse la deformazione causata dagli anelli, la mancanza di risoluzione dello strumento non gli permetteva di distinguere la sua forma.

Fu anni dopo, nel 1659, quando Christian Huygens descrisse giustamente gli anelli famosi. Poco tempo dopo, l'astronomo italiano Giovanni Cassini si rese conto che gli anelli avevano una divisione, che ora si chiama Cassini Division.

Sebbene gli astronomi di antichità non potessero descrivere in dettaglio il sistema degli anelli, la magnifica visione del pianeta doveva impressionarli abbastanza da dargli nomi come "Alap Sahmas" (Star of the Sun) per i Caldei, "Phaenon" (luminoso come Sol) per i Greci o "Khima" (responsabile del diluvio universale) per gli ebrei.

Gli antichi romani associarono il pianeta al dio greco Cronos, padre di Zeus, che chiamavano Saturno. In onore di questa divinità hanno celebrato a dicembre le parti chiamate Saturno, che in seguito gli antichi cristiani associati al Natale.

Anche altre culture antiche come indù, cinesi e Maya hanno nelle loro registrazioni sul pianeta. Per i Maya, le date su cui le congiunzioni di Saturno, Giove e Marte erano festive.

Caratteristiche generali di Saturno

Il pianeta del sabato di Saturno, rispetto alla Terra, 95 volte minore

Saturno non è grande come Giove, ha solo un terzo della sua massa, mentre il suo raggio è inferiore del 16 %. 

È il meno denso dei pianeti; Con 687 kg/m³ Potrebbe galleggiare nell'acqua se c'era un oceano così grande da contenerlo. È fondamentalmente composto da idrogeno ed elio, gli elementi più leggeri noti, sebbene contenga altri in proporzione molto più bassa.

Saturno ha il suo campo magnetico, meno intenso di quello di Giove, ma molto più del terrestre, con l'asse magnetico parallelo all'asse di rotazione. Ecco perché le Auroras sotto forma di circoli concentrici sono comuni, proprio in ciascuna regione polare. Questi sono formati dal movimento di particelle caricate elettricamente nel mezzo dell'intenso campo magnetico del pianeta.

Un'altra caratteristica distintiva di Saturno è il calore che getta nello spazio, poiché irradia quasi il doppio dell'energia che riceve dal sole. L'interno di Saturno è molto caldo e gli scienziati credono che l'idrogeno liquido ad alta pressione sia dovuto alla condensazione dell'idrogeno liquido.

La pressione all'interno di Saturno diventa un milione di volte maggiore della pressione atmosferica terrestre. Le gocce di idrogeno liquido acquisiscono velocità mentre corrono verso il centro del pianeta, producendo calore.

L'idrogeno liquido si comporta come un metallo e non è solo responsabile del calore irradiato, ma dell'effetto dinamo creativo del campo magnetico.

L'atmosfera di Saturno ricorda quella di Giove, con un modello simile di Light e Dark Bands. Le nuvole sono costituite da cristalli di ammoniaca, acqua e ammonio idrosulfuro. 

Ci sono forti venti e tempeste occasionali che durano mesi terrestri. I venti equatoriali a Saturno possono raggiungere 500 m/s. 

Riepilogo delle principali caratteristiche fisiche del pianeta

-Massa: 5.69 x 10²⁶ kg.

-Radio equatoriale: 6.0 x 10⁴ km

-Radio polare: 5.4 x 10⁴ km

-Forma: Puttana.

-Distanza media dal sole: 1.4 x 10⁹ km

-Inclinazione dell'orbita: 2.5 ° per quanto riguarda l'eclittica.

-Temperatura: Tra -139 e -189 ºC.

-Gravità: 10.4 m/s²

-Proprio campo magnetico: Sì.

-Atmosfera: Sì, principalmente idrogeno.

-Densità: 687 kg/m³

-Satelliti: 82 designati formalmente, molte altre piccole lune, senza designazione.

-Anelli: Sì, un sistema complesso.

Anelli di Saturno

Il sistema degli anelli Saturno è unico nel sistema solare per la sua straordinaria bellezza

Gli anelli sono il sigillo distintivo di Saturno, perché sebbene anche gli altri giganti gassosi li possano possedere, senza dubbio quelli di questo pianeta sono i più spettacolari.

Gli anelli sono principalmente composti da ghiaccio e rocce e sono mantenuti in forma grazie all'azione gravitazionale di alcuni satelliti specializzati: il Satelliti da pastore. 

Illustrazione degli anelli di Saturno

All'inizio, a causa della mancanza di risoluzione nei loro telescopi, gli astronomi pensavano che gli anelli formassero un disco continuo di materia intorno al pianeta. In ogni caso, lo spessore del sistema è spregevole, al massimo solo un chilometro, essendo in grado di essere di metri in alcune regioni.

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L'astronomo italiano Giovanni Cassini fu il primo a realizzare l'esistenza di una linea di demarcazione tra di loro, intorno al 1675.

Anni dopo, il matematico francese Pierre de Laplace disse che in realtà c'erano numerosi anelli sottili. Infine, James Clerk Maxwell costruì un modello in cui propose che gli anelli fossero composti da molte particelle, ognuna delle quali seguiva un'orbita indipendente.

Gli astronomi distinguono gli anelli con lettere di alfabeto. I 7 anelli principali e più luminosi sono A, B, C e D, mentre E, F e G sono più pallidi.

Ci sono anche migliaia di anelli più deboli. Il più pallido ed esterno è stato rilevato con il telescopio a infrarossi e viene chiamato Febe Ring.

Rappresentazione artistica che mostra gli anelli di Saturno e i principali satelliti

La divisione di Cassini separa l'anello A da B, ma nello stesso anello A c'è una regione oscura chiamata Divisione encce, mantenuto da uno dei satelliti di Saturno: pane. All'interno della regione c'è anche un anello estremamente sottile.

Ci sono diverse divisioni ampie, chiamate anche in onore di famosi astronomi: Colombo, Huygens, Maxwell e Keeler.

Origine degli anelli

Gli anelli sono composti da particelle le cui dimensioni vanno da un granello di sabbia (micron) a enormi rocce con decine di metri lunghi, ma gli astronomi concordano sul fatto che non hanno avuto origine contemporaneamente al pianeta, ma molto recentemente.

Si stima che gli anelli principali A, B e C abbiano probabilmente poche centinaia di milioni di anni, e questo è molto poco in termini astronomici. Gli scienziati sono sicuri che tutti i pianeti del sistema solare siano stati formati allo stesso tempo, circa 46 miliardi di anni fa.

Il materiale che compone gli anelli potrebbe provenire da un aquilone, una meteora o una luna, frammentata a causa della gravità del pianeta. In ogni caso, non sono i resti della formazione del pianeta.

Certamente l'origine degli anelli è incerta per ora, ma il consenso generale è che sono piuttosto instabili, quindi più veloci come si sono formati, possono scomparire nel corso di alcuni milioni di anni.

Movimento di traduzione

Orbita di Saturno

Saturno impiega 29 anni e 167 giorni per percorrere la sua orbita attorno al sole. È interessante notare che Saturno e Giove sono dentro Risonanza orbitale, Dal momento che c'è un'interazione gravitazionale tra di loro. Naturalmente l'attrazione del sole è molto più grande, ma anche Giove influenza.

Quando c'è una risonanza orbitale tra gli oggetti astronomici, i loro periodi orbitali mantengono una certa proporzione, sempre con un numero piccolo. Nel caso di Saturno-Jupiter, questi ultimi giri 5 giri per ogni 2 giri di Saturno e si ritiene che questa risonanza abbia effetti stabilizzatori per le orbite di entrambi i pianeti.

La risonanza orbitale che si verifica tra le particelle che compongono gli anelli di Saturno e i satelliti che orbitano tra loro.

Saturno è il pianeta del sistema solare con il più satellite, 6 di loro hanno periodi orbitali correlati, vediamo:

-Mimas e tetis, in relazione 1: 2. Per 1 ritorno di mimas, Tetis gira 2 volte.

-Enced e dione, in relazione 1: 2.

-Hyperion e Titano, in relazione 4: 3.

Infine, è notevole che l'85 % del momento angolare del sistema solare sia concentrato in Giove e Saturno, i due pianeti principali, in contrasto con il sole, che nonostante abbiano la percentuale più alta di massa ha un piccolo momento angolare.

Il momento angolare di un sistema è un'interessante grandezza fisica, perché è conservato in assenza di interazioni esterne. Affinché si verifichi una modifica, è necessaria una coppia netta dall'interno.

Dati di movimento di Saturno

I seguenti dati descrivono brevemente il movimento di Saturno:

-Radio medio dell'orbita: 1.43 x 109 km

-Inclinazione dell'orbita: 2.5 ° per quanto riguarda il piano eclittico

-Eccentricità: 0.056

-Velocità orbitale media: 9.6 km/s

-Periodo di traduzione: 29.46 anni

-Periodo di rotazione: 10.66 ore

Quando e come osservare Saturno

Il pianeta Saturno è considerato un pianeta superiore, essendo la sua orbita al di fuori dell'orbita della terra. I pianeti superiori sono Giove, Saturno, Urano e Nettuno. Al contrario, i pianeti la cui orbita è più vicina al sole sono chiamati pianeti inferiori: Mercurio e Venere.

Il momento migliore per osservare un pianeta superiore è quando la terra si trova tra esso e il sole. D'altra parte, è più difficile vedere quando è insieme, essendo più lontano sulla terra e vicino al sole, il che lo opaca opaco. La situazione è descritta graficamente nella seguente immagine:

Può servirti: sistema termodinamico: proprietà, tipi, esempi Opposizione e congiunzione di un pianeta esterno. Fonte: Maran, s. Astronomia per i manichini.

Naturalmente, uno dei principali obiettivi di qualsiasi osservatore del paradiso è contemplare gli anelli, per i quali è sufficiente un piccolo telescopio. Ma è necessario tenere conto del fatto che a volte gli anelli cantano rispetto alla terra e quindi sono invisibili.

L'angolo con cui gli anelli sono visti cambiamenti in 30 anni, che è il periodo in cui Saturno viaggia l'orbita attorno al sole.

Le prossime opposizioni di Saturno sono: 

-2020: 20 luglio

-2021: 2 agosto

-2022: 14 agosto

-2023: 27 agosto 

-2024: 08 settembre 

-2025: 21 settembre

Movimento rotatorio

Saturno prende una media di circa 10.66 ore per completare una svolta sul proprio asse di rotazione, sebbene non tutte le sue aree girano alla stessa velocità. Ad esempio, in Ecuador la velocità di rotazione è 10.25 ore, mentre all'interno del pianeta sono 10.Circa 65 ore.

Questo fenomeno è noto come Rotazione differenziale Ed è perché il pianeta non è solido, come abbiamo detto. Anche a causa della sua natura liquida-gassa, il pianeta sperimenta una deformazione a causa del movimento di rotazione, facendo un'amarezza nei poli.

Composizione

La composizione di Saturno è fondamentalmente uguale a quella di Giove e degli altri pianeti gassosi: idrogeno ed elio, solo a Saturno la proporzione di idrogeno è maggiore, data la bassa densità. 

Poiché Saturno si è formato nella regione esterna della nebulosa che ha avuto origine il sistema solare, il pianeta potrebbe crescere rapidamente e catturare una grande quantità di idrogeno ed elio presente nella nebulosa.

Immagine di Saturno e dei suoi anelli, scattata dal veicolo spaziale Cassini, 2016

A causa delle enormi pressioni e temperature che aumentano quando l'idrogeno molecolare della superficie è avanzato nell'idrogeno metallico.

Sebbene il pianeta sia gassoso, c'è una percentuale inferiore di elementi più pesanti nel suo nucleo, che almeno in parte è roccioso, come magnesio, ferro e silicio. 

Oltre a questi elementi, abbondano vari tipi di ghiaccio, come ammoniaca, acqua e ghiaccio metano, che tendono ad accumularsi verso il centro del pianeta, che è ad alta temperatura. Pertanto, il materiale è in realtà liquido, anziché gas.

Le nuvole di Saturno sono costituite da ammoniaca e ghiaccio d'acqua, mentre nell'atmosfera, oltre a queste sostanze acetilene, metano, propano e tracce di altri gas sono stati rilevati.

Struttura interna

Struttura interna ed esterna di Saturno. Fonte: Kelving/CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0)

Sebbene dominato dall'idrogeno ed elio, si ritiene che Saturno contenga un nucleo di natura rocciosa. Durante il processo di formazione dei pianeti del sistema solare, attorno a questo nucleo i gas sono stati condensati, in un processo rapido che gli ha permesso di crescere rapidamente. 

Il nucleo di Saturno contiene, come abbiamo detto, rocce ed elementi e composti volatili, circondati da uno strato di idrogeno liquido. Gli scienziati stimano che questo nucleo sia compreso tra 9 e 22 volte più grande della terra: circa 25.000 km di radio approssimativamente.

Questo strato di idrogeno liquido è a sua volta circondato da strati di idrogeno e elio liquido, che alla fine diventano soda negli strati più esterni. La linea di Frenkel è un bordo termodinamico che separa il fluido gassoso dal liquido.

I satelliti naturali di Saturno

Secondo i conteggi più recenti, Saturno ha 82 satelliti con designazione e una moltitudine di mini lune che mancano ancora. Questo rende Saturno il pianeta con la massima quantità di satelliti fino ad oggi.

Il sistema satellitare di Saturno è molto complesso; Ad esempio, è noto che hanno un'azione diretta sugli anelli: Shepherd Satellites. 

Inoltre, ci sono satelliti di Troia, che rimangono in un'orbita stabile a 60 ° davanti o dietro altri satelliti. Ad esempio, le lune di tele e calipso sono Trojan di Thetys, uno dei principali satelliti di Saturno.

I satelliti principali di Saturno sono Titano, Mimas, Encela, Tetis, Dione, Rea, Hyperion, Japoto e Febe. Questi satelliti sono conosciuti da prima delle missioni spaziali, ma le sonde di ricerca di Saturno ne hanno scoperto molte altre.

Può servirti: Giove (pianeta) A mimas sinistra e un grande cratere a impatto. A destra la superficie del titano. Entrambe le immagini provengono dalla sonda Cassini. Fonte: Wikimedia Commons.

La più grande di tutte le lune di Saturno è Titano, che ha anche la sua atmosfera ed è il secondo più grande dell'intero sistema solare, dopo Ganymedes, la grande luna di Giove. Titan è persino più grande di Mercury.

D'altra parte, la sesta luna di Saturno di dimensioni, è un'enorme palla di neve con una sorpresa: il suo nucleo è coperto da un oceano di acqua liquida e calda.

Saturno e Titano, il loro satellite più importante

Un fatto curioso tra le lune di Saturno è che ci sono satelliti le cui orbite sono uguali, ma li fanno scioccare. Il più notevole di questi satelliti coorbitali sono Janus ed Epimete. 

Non tutte le lune di Saturno hanno una forma sferoidale, ci sono molti satelliti irregolari, di solito piccoli e orbiti abbastanza lontano dal pianeta.

Titano e la sua atmosfera

Mosaico di immagini a infrarossi titanici, scattata dalla sonda Cassini nel 2015. Fonte: NASA attraverso Wikimedia Commons.

È il più grande e più importante dei satelliti di Saturno, visibili dalla terra come un piccolo punto di luce, con l'aiuto del telescopio. L'astronomo olandese Christian Huygens fu il primo a vederlo intorno al 1655 e John Herschel, già nel 200.

La sua densità approssimativa è 1.9 g/cm³ E sebbene contenga un nucleo roccioso, è un mondo quasi tutto fatto di ghiaccio.

Titano ha un'atmosfera densa in cui predomina l'azoto e una piccola percentuale di metano, oltre alle tracce di idrocarburi. È una rarità notevole nel sistema solare, poiché gli altri satelliti non hanno la propria atmosfera.

Ha anche oceani e piogge, ma non acqua, ma metano. L'esistenza di questo composto è conosciuta dalla metà del secolo, grazie alla spettroscopia effettuata dall'astronomo Gerard Kuiper. Successivamente la sonda Voyager ha confermato questa scoperta.

Immagine di Saturno e alcuni dei suoi satelliti naturali: più leggero, Epimete, Jano, Mimas, Pandora e Prometeo

La cosa interessante di Titan è che molti composti organici sono stati rilevati lì, oltre al metano, che sono precursori della vita. Il meccanismo con cui Titan ha acquisito questa particolare atmosfera è ancora sconosciuto, ma è un grande interesse, perché l'abbondanza di idrocarburi è molto più alta di quella della terra.

Come parte della missione Cassini a Saturno, la sonda Huygens è riuscita a atterrare sulla superficie del titano e ha trovato una superficie congelata, ma piena di incidenti geografici. 

Sebbene Titan goda di una vasta geologia e clima, è un mondo un po 'accogliente per gli esseri umani. La sua atmosfera è molto dinamica; Ad esempio, è noto che venti di colpo ad alta velocità, di gran lunga superiori ai più grandi uragani della terra.

Missioni a Saturno

Pioneer 11

Pioneer 11

Fu lanciato dalla NASA nel 1973 e raggiunse l'orbita di Saturno alcuni anni dopo, nel 1979. Questa missione ha catturato immagini a bassa risoluzione e ha anche trovato satelliti e anelli sconosciuti mai visti dalla terra. 

La sonda era finalmente alla deriva nel 1995, ma trasportava la targa con il famoso messaggio creato da Carl Sagan e Frank Drake, nel caso in cui i navigatori alieni vengano inciampato su di esso.

Voyager

Voyager 2

Questa missione consisteva nel lanciare due sonde: Voyager 1 e Voyager 2.

Sebbene Voyager 1 sia stato concepito per raggiungere Giove e Saturno, ha già superato i confini del sistema solare, entrando nello spazio interstellare nel 2012.  Tra i suoi risultati più importanti c'è la conferma dell'esistenza dell'atmosfera di Titano, nonché dati importanti dall'atmosfera di Saturno e dal sistema degli anelli.

Voyager 2 Informazioni compilate sull'atmosfera di Saturno, sulla pressione dell'atmosfera e su numerose immagini di alta qualità. Dopo aver visitato Saturno, la sonda arrivò a Urano e Nettuno, dopo di che entrò nello spazio interstellare, proprio come la sonda sorella.

Cassini

Assemblaggio della nave Cassini

La missione di Cassini era un progetto congiunto tra la NASA, l'Agenzia spaziale europea e l'Agenzia spaziale italiana. È stato lanciato nel 1997 da Cabe Cañaveral e il suo obiettivo era studiare il pianeta Saturno e il suo sistema satellitare.

La sonda è arrivata a Saturno nel 2004 ed è riuscita a Orbita 294 volte sul pianeta fino al 2017, esaurendo il suo carburante. Quindi la sonda è stata deliberatamente sommersa a Saturno, per evitare di schiantarsi contro uno dei satelliti ed evitare quindi l'inquinamento radioattivo.

Cassini trasportava la sonda Huygens, il primo oggetto prodotto dall'umanità nell'atterraggio in un mondo oltre la cintura di asteroidi: Titano, il più grande satellite di Saturno. 

Huygens ha contribuito con le immagini del paesaggio Titan, nonché la struttura degli anelli. Ha anche ottenuto immagini di Mimas, un altro satellite di Saturno che suona i pastori. Mostrano l'enorme cratere Herschel, con un'enorme montagna al centro.

Cassini ha anche confermato la presenza di acqua in Encama, il sesto e il gelo della luna di Saturno, 500 km di diametro, che è in risonanza orbitale con Dione. 

Encard, il gelo della luna di Saturno che ospita un oceano dentro. Immagine della sonda Cassini

L'acqua di encard è calda e sul pianeta ci sono abbondanti i geyser e i fumarole che espelleno il vapore acqueo e i composti organici, motivo per cui molti credono che possa ospitare la vita.

A proposito di Japeto, un altro dei grandi satelliti di Saturno, le immagini di Cassini hanno rivelato un lato oscuro, la cui origine è ancora indeterminata.