Saturno - Saturn

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Saturno Saturno symbol.svg
Saturno durante l'equinozio.jpg
Nella foto a colori naturali che si avvicinano all'equinozio , fotografata da Cassini nel luglio 2008; il punto nell'angolo in basso a sinistra è Titan
Designazioni
Pronuncia / S Æ t ər n / ( ascolta ) A proposito di questo suono
Prende il nome
Saturno
Aggettivi Saturnian / s ə t ɜːr n i ə n / , Cronian / Kronian / k r n i ə n /
Caratteristiche orbitali
Epoca J2000.0
Afelio 1.514,50 milioni di km (10,1238 UA)
Perielio 1,352.55 milioni di km (9.0412 AU)
1.433.53 milioni di km (9.5826 UA)
Eccentricità 0.0565
378,09 giorni
9,68 km / s (6,01 miglia / s)
317,020 °
Inclinazione
113,665 °
29 novembre 2032
339,392 °
Satelliti conosciuti 82 con designazioni formali; innumerevoli lune aggiuntive .
Caratteristiche fisiche
Raggio medio
58,232 km (36,184 mi)
Raggio equatoriale
  • 60.268 km (37.449 mi)
  • 9.449 Terre
Raggio polare
  • 54.364 km (33.780 mi)
  • 8.552 Terre
Appiattimento 0,097 96
Circonferenza
  • 4,27 × 10 10  km 2 (1,65 × 10 10  sq mi)
  • 83.703 Terre
Volume
  • 8,2713 × 10 14  km 3 (1,9844 × 10 14  cu mi)
  • 763.59 Terre
Massa
  • 5,6834 × 10 26  kg
  • 95.159 Terre
Densità media
0,687  g / cm 3 (0,0248  lb / cu in ) (meno dell'acqua)
0.22
35,5 km / s (22,1 mi / s)
10 h 33 m 38 s + 1 m 52 s
- 1 m 19 s
Velocità di rotazione equatoriale
9,87 km / s (6,13 mi / s; 35.500 km / h)
26,73 ° (in orbita)
40,589 °; 2 h 42 m 21 s
Declinazione del polo nord
83,537 °
Albedo
Temp. Superficie min significare max
1 bar 134  K (−139  ° C )
0,1 bar 84  K (−189  ° C )
Da −0,55 a +1,17
Da 14,5 "a 20,1" (esclusi gli anelli)
Atmosfera
Pressione superficiale
140 kPa
59,5 km (37,0 mi)
Composizione in volume
96,3% ± 2,4% idrogeno ( H
2
)
3,25% ± 2,4% elio ( He )
0,45% ± 0,2% metano ( CH
4
)
0,0125% ± 0,0075% ammoniaca ( NH
3
)
0,0110% ± 0,0058% idrogeno deuteruro (HD)
0,0007% ± 0,00015% etano ( C
2
H
6
)
Ices :

Saturno è il sesto pianeta dal Sole e il secondo più grande del Sistema Solare , dopo Giove . È un gigante gassoso con un raggio medio di circa nove volte e mezzo quello della Terra . Ha solo un ottavo della densità media della Terra; tuttavia, con il suo volume maggiore, Saturno è oltre 95 volte più massiccio. Saturno prende il nome dal dio romano della ricchezza e dell'agricoltura ; il suo simbolo astronomico (♄) rappresenta la falce del dio . I romani chiamarono il settimo giorno della settimana sabato , Sāturni diēs ("giorno di Saturno") non più tardi del 2 ° secolo per il pianeta Saturno.

L'interno di Saturno è molto probabilmente composto da un nucleo di ferro-nichel e roccia ( composti di silicio e ossigeno ). Il suo nucleo è circondato da uno strato profondo di idrogeno metallico , uno strato intermedio di idrogeno liquido ed elio liquido e infine uno strato esterno gassoso. Saturno ha una tonalità giallo pallido a causa dei cristalli di ammoniaca nella sua atmosfera superiore. Si ritiene che una corrente elettrica all'interno dello strato metallico di idrogeno dia origine al campo magnetico planetario di Saturno , che è più debole di quello della Terra, ma che ha un momento magnetico 580 volte quello della Terra a causa delle dimensioni maggiori di Saturno. L'intensità del campo magnetico di Saturno è di circa un ventesimo di quella di Giove. L' atmosfera esterna è generalmente blanda e priva di contrasto, sebbene possano apparire caratteristiche longeve. La velocità del vento su Saturno può raggiungere i 1.800 km / h (1.100 mph; 500 m / s), superiore a quella su Giove ma non così elevata come su Nettuno .

La caratteristica più famosa del pianeta è il suo sistema di anelli prominente , che è composto principalmente da particelle di ghiaccio, con una quantità minore di detriti rocciosi e polvere . Si conosce che orbitano attorno a Saturno almeno 82 lune , di cui 53 hanno il nome ufficiale; questo non include le centinaia di lune nei suoi anelli. Titano , la luna più grande di Saturno e la seconda più grande del Sistema Solare, è più grande del pianeta Mercurio , sebbene meno massiccio, ed è l'unica luna del Sistema Solare ad avere un'atmosfera sostanziale.

Caratteristiche fisiche

Immagine composita che confronta le dimensioni di Saturno e della Terra

Saturno è un gigante gassoso composto prevalentemente da idrogeno ed elio. Manca una superficie definita, sebbene possa avere un nucleo solido. La rotazione di Saturno fa sì che abbia la forma di uno sferoide oblato ; cioè, è appiattito ai poli e si gonfia al suo equatore . I suoi raggi equatoriali e polari differiscono di quasi il 10%: 60.268 km contro 54.364 km. Anche Giove, Urano e Nettuno, gli altri pianeti giganti del Sistema Solare, sono oblati, ma in misura minore. La combinazione del rigonfiamento e della velocità di rotazione significa che l'effettiva gravità della superficie lungo l'equatore, 8,96 m / s 2 , è il 74% di ciò che è ai poli ed è inferiore alla gravità superficiale della Terra. Tuttavia, la velocità di fuga equatoriale di quasi 36 km / s è molto più alto di quello della Terra.

Saturno è l'unico pianeta del Sistema Solare meno denso dell'acqua, circa il 30% in meno. Sebbene il nucleo di Saturno sia considerevolmente più denso dell'acqua, la densità specifica media del pianeta lo è 0,69 g / cm 3 a causa dell'atmosfera. Giove ha 318 volte la massa della Terra e Saturno è 95 volte la massa della Terra. Insieme, Giove e Saturno detengono il 92% della massa planetaria totale nel Sistema Solare.

Struttura interna

Diagramma di Saturno, in scala

Nonostante sia costituita principalmente da idrogeno ed elio, la maggior parte della massa di Saturno non è in fase gassosa , perché l'idrogeno diventa un liquido non ideale quando la densità è superiore 0,01 g / cm 3 , che si raggiunge con un raggio contenente il 99,9% della massa di Saturno. La temperatura, la pressione e la densità all'interno di Saturno aumentano costantemente verso il nucleo, il che fa sì che l'idrogeno sia un metallo negli strati più profondi.

I modelli planetari standard suggeriscono che l'interno di Saturno è simile a quello di Giove, avendo un piccolo nucleo roccioso circondato da idrogeno ed elio, con tracce di vari volatili . Questo nucleo è simile nella composizione alla Terra, ma è più denso. L'esame del momento gravitazionale di Saturno , in combinazione con i modelli fisici dell'interno, ha consentito di porre dei vincoli alla massa del nucleo di Saturno. Nel 2004, gli scienziati hanno stimato che il nucleo deve essere 9-22 volte la massa della Terra, che corrisponde a un diametro di circa 25.000 km. Questo è circondato da uno strato di idrogeno metallico liquido più spesso, seguito da uno strato liquido di idrogeno molecolare saturo di elio che passa gradualmente a un gas con l'aumentare dell'altitudine. Lo strato più esterno si estende per 1.000 km ed è costituito da gas.

Saturno ha un interno caldo, raggiunge gli 11.700 ° C al centro e irradia nello spazio 2,5 volte più energia di quella che riceve dal Sole. L' energia termica di Giove è generata dal meccanismo di Kelvin-Helmholtz di lenta compressione gravitazionale , ma un tale processo da solo potrebbe non essere sufficiente per spiegare la produzione di calore per Saturno, perché è meno massiccio. Un meccanismo alternativo o aggiuntivo può essere la generazione di calore attraverso la "pioggia" di goccioline di elio nel profondo dell'interno di Saturno. Quando le goccioline scendono attraverso l'idrogeno a bassa densità, il processo rilascia calore per attrito e lascia gli strati esterni di Saturno privi di elio. Queste goccioline discendenti potrebbero essersi accumulate in un guscio di elio che circonda il nucleo. È stato suggerito che le piogge di diamanti si verifichino all'interno di Saturno, così come su Giove e sui giganti di ghiaccio Urano e Nettuno.

Atmosfera

Le bande di
metano circondano Saturno. La luna Dione è sospesa sotto gli anelli a destra.

L'atmosfera esterna di Saturno contiene il 96,3% di idrogeno molecolare e il 3,25% di elio in volume. La proporzione di elio è significativamente carente rispetto all'abbondanza di questo elemento nel Sole. La quantità di elementi più pesanti dell'elio ( metallicità ) non è nota con precisione, ma si presume che le proporzioni corrispondano alle abbondanze primordiali della formazione del Sistema Solare . La massa totale di questi elementi più pesanti è stimata essere 19-31 volte la massa della Terra, con una frazione significativa situata nella regione centrale di Saturno.

Nell'atmosfera di Saturno sono state rilevate tracce di ammoniaca, acetilene , etano , propano , fosfina e metano . Le nuvole superiori sono composte da cristalli di ammoniaca, mentre le nuvole di livello inferiore sembrano essere costituite da idrosolfuro di ammonio ( NH
4
SH
) o acqua. La radiazione ultravioletta del Sole provoca la fotolisi del metano nell'atmosfera superiore, portando a una serie di reazioni chimiche degli idrocarburi con i prodotti risultanti trasportati verso il basso da vortici e diffusione . Questo ciclo fotochimico è modulato dal ciclo stagionale annuale di Saturno.

Livelli di nuvole

Una tempesta globale avvolge il pianeta nel 2011. La tempesta attraversa il pianeta, in modo tale che la testa della tempesta (area luminosa) oltrepassi la coda.

L'atmosfera di Saturno mostra uno schema a bande simile a quello di Giove, ma le bande di Saturno sono molto più deboli e sono molto più larghe vicino all'equatore. La nomenclatura usata per descrivere queste bande è la stessa di Giove. I modelli di nubi più sottili di Saturno non furono osservati fino ai flyby della sonda Voyager negli anni '80. Da allora, il telescopio terrestre è migliorato al punto che è possibile effettuare osservazioni regolari.

La composizione delle nuvole varia con la profondità e la pressione crescente. Negli strati di nubi superiori, con una temperatura compresa tra 100 e 160 K e pressioni comprese tra 0,5 e 2 bar , le nubi sono costituite da ghiaccio di ammoniaca. Le nuvole di ghiaccio d' acqua iniziano a un livello in cui la pressione è di circa 2,5 bar e si estendono fino a 9,5 bar, dove le temperature variano da 185 a 270 K. In questo strato si mescola una banda di ghiaccio di idrosolfuro di ammonio, che si trova nell'intervallo di pressione 3-6 bar con temperature di 190–235 K. Infine, gli strati inferiori, dove le pressioni sono comprese tra 10 e 20 bar e le temperature sono 270–330 K, contengono una regione di goccioline d'acqua con ammoniaca in soluzione acquosa.

L'atmosfera solitamente blanda di Saturno mostra occasionalmente ovali longevi e altre caratteristiche comuni su Giove. Nel 1990, il telescopio spaziale Hubble ha ripreso un'enorme nuvola bianca vicino all'equatore di Saturno che non era presente durante gli incontri del Voyager e nel 1994 è stata osservata un'altra tempesta più piccola. La tempesta del 1990 è stata un esempio di una grande macchia bianca , un fenomeno unico ma di breve durata che si verifica una volta ogni anno di Saturno, all'incirca ogni 30 anni terrestri, nel periodo del solstizio d'estate dell'emisfero settentrionale . I precedenti Great White Spots furono osservati nel 1876, 1903, 1933 e 1960, con la tempesta del 1933 la più famosa. Se la periodicità viene mantenuta, un'altra tempesta si verificherà intorno al 2020.

I venti su Saturno sono i secondi più veloci tra i pianeti del Sistema Solare, dopo quello di Nettuno. I dati Voyager indicano picchi di vento da est di 500 m / s (1.800 km / h). Nelle immagini della sonda Cassini nel 2007, l'emisfero settentrionale di Saturno mostrava una tonalità blu brillante, simile a Urano. Il colore era molto probabilmente causato dalla dispersione di Rayleigh . La termografia ha dimostrato che il polo sud di Saturno ha un caldo vortice polare , l'unico esempio noto di un tale fenomeno nel Sistema Solare. Mentre le temperature su Saturno sono normalmente -185 ° C, le temperature sul vortice spesso raggiungono i -122 ° C, sospettato di essere il punto più caldo di Saturno.

Modello di nube esagonale del polo nord

Polo nord di Saturno ( animazione IR )
Polo sud di Saturno
Tempesta esagonale attorno al polo nord di Saturno


Un modello d'onda esagonale persistente attorno al vortice polare nord nell'atmosfera a circa 78 ° N è stato notato per la prima volta nelle immagini Voyager . I lati dell'esagono sono lunghi ciascuno circa 13.800 km (8.600 mi), che è più lungo del diametro della Terra. L'intera struttura ruota con un periodo di 10 h 39 m 24 s (lo stesso periodo delle emissioni radio del pianeta) che si presume sia uguale al periodo di rotazione dell'interno di Saturno. La caratteristica esagonale non si sposta in longitudine come le altre nuvole nell'atmosfera visibile. L'origine del modello è oggetto di molte speculazioni. La maggior parte degli scienziati pensa che sia un modello di onde stazionarie nell'atmosfera. Le forme poligonali sono state replicate in laboratorio attraverso la rotazione differenziale dei fluidi.

Vortice del polo sud

L' imaging HST della regione polare sud indica la presenza di una corrente a getto , ma nessun forte vortice polare né alcuna onda stazionaria esagonale. La NASA ha riferito nel novembre 2006 che Cassini aveva osservato una tempesta "simile a un uragano " bloccata al polo sud che aveva un occhiello chiaramente definito . Le nuvole di occhi non erano mai state viste in precedenza su nessun pianeta diverso dalla Terra. Ad esempio, le immagini della sonda Galileo non hanno mostrato un occhio nella Grande Macchia Rossa di Giove.

La tempesta al polo sud potrebbe essere presente da miliardi di anni. Questo vortice è paragonabile alle dimensioni della Terra e ha venti di 550 km / h.

Altre caratteristiche

Cassini ha osservato una serie di elementi nuvolosi trovati alle latitudini settentrionali, soprannominati il ​​"filo di perle". Queste caratteristiche sono schiarite di nuvole che risiedono in strati di nuvole più profonde.

Magnetosfera

Aurore polari su Saturno
Luci aurorali al polo nord di Saturno
Emissioni radio rilevate da Cassini

Saturno ha un campo magnetico intrinseco che ha una forma semplice e simmetrica: un dipolo magnetico . La sua forza all'equatore - 0,2  gauss (20  µT ) - è circa un ventesimo di quella del campo attorno a Giove e leggermente più debole del campo magnetico terrestre. Di conseguenza, la magnetosfera di Saturno è molto più piccola di quella di Giove. Quando la Voyager 2 entrò nella magnetosfera, la pressione del vento solare era alta e la magnetosfera si estendeva solo per 19 raggi di Saturno, o 1,1 milioni di km (712.000 mi), sebbene si ingrandisse entro diverse ore e rimase tale per circa tre giorni. Molto probabilmente, il campo magnetico è generato in modo simile a quello di Giove, dalle correnti nello strato di idrogeno metallico liquido chiamato dinamo di idrogeno metallico. Questa magnetosfera è efficiente nel deviare le particelle del vento solare dal Sole. La luna Titano orbita all'interno della parte esterna della magnetosfera di Saturno e fornisce plasma dalle particelle ionizzate nell'atmosfera esterna di Titano. La magnetosfera di Saturno, come quella della Terra , produce aurore .

Orbita e rotazione

Saturno e gli anelli visti dalla sonda Cassini (28 ottobre 2016)

La distanza media tra Saturno e il Sole è di oltre 1,4 miliardi di chilometri (9  UA ). Con una velocità orbitale media di 9,68 km / s, Saturno impiega 10.759 giorni terrestri (o circa 29 + 1 2  anni) per completare una rivoluzione intorno al Sole. Di conseguenza, forma una risonanza di moto medio vicino a 5: 2 con Giove. L'orbita ellittica di Saturno è inclinata di 2,48 ° rispetto al piano orbitale della Terra. Le distanze perielio e afelio sono, rispettivamente, 9,195 e 9,957 UA, in media. Le caratteristiche visibili su Saturno ruotano a velocità diverse a seconda della latitudine e più periodi di rotazione sono stati assegnati a varie regioni (come nel caso di Giove).

Gli astronomi usano tre diversi sistemi per specificare la velocità di rotazione di Saturno. Il sistema I ha un periodo di 10 h 14 m 00 s (844,3 ° / d) e comprende la zona equatoriale, la cintura equatoriale sud e la cintura equatoriale nord. Le regioni polari sono considerati avere una velocità di rotazione simile a Sistema I . Tutte le altre latitudini saturniane, escluse le regioni polari nord e sud, sono indicate come Sistema II e sono state assegnate a un periodo di rotazione di 10 h 38 m 25,4 s (810,76 ° / d). Il sistema III si riferisce alla velocità di rotazione interna di Saturno. Sulla base delle emissioni radio dal pianeta rilevate da Voyager 1 e Voyager 2 , il Sistema III ha un periodo di rotazione di 10 h 39 m 22,4 s (810,8 ° / d). Il sistema III ha ampiamente sostituito il sistema II.

Un valore preciso per il periodo di rotazione degli interni rimane sfuggente. Mentre si avvicinava a Saturno nel 2004, Cassini ha scoperto che il periodo di rotazione radio di Saturno era notevolmente aumentato, a circa 10 h 45 m 45 s ± 36 s . Una stima della rotazione di Saturno (come velocità di rotazione indicata per Saturno nel suo insieme) basata su una raccolta di varie misurazioni dalle sonde Cassini , Voyager e Pioneer è di 10 h 32 m 35 s . Gli studi sull'anello C del pianeta hanno prodotto un periodo di rotazione di 10 h 33 m 38 s + 1 m 52 s
- 1 m 19 s
.

Nel marzo 2007, è stato scoperto che la variazione delle emissioni radio dal pianeta non corrispondeva alla velocità di rotazione di Saturno. Questa variazione può essere causata dall'attività dei geyser sulla luna di Saturno Encelado . Il vapore acqueo emesso nell'orbita di Saturno da questa attività si carica e crea una resistenza al campo magnetico di Saturno, rallentandone leggermente la rotazione rispetto alla rotazione del pianeta.

Un'apparente stranezza per Saturno è che non ha asteroidi troiani conosciuti . Si tratta di pianeti minori che orbitano attorno al Sole nei punti lagrangiani stabili , designati L 4 e L 5 , situati ad angoli di 60 ° rispetto al pianeta lungo la sua orbita. Sono stati scoperti asteroidi troiani per Marte , Giove, Urano e Nettuno. Si ritiene che i meccanismi di risonanza orbitale , inclusa la risonanza secolare , siano la causa dei trojan saturniani mancanti.

Satelliti naturali

Un montaggio di Saturno e delle sue lune principali ( Dione , Tetide , Mima , Encelado , Rea e Titano ; Giapeto non mostrato). Questa immagine è stata creata da fotografie scattate nel novembre 1980 dalla navicella Voyager 1 .

Saturno ha 82 lune conosciute , 53 delle quali hanno nomi formali. Inoltre, ci sono prove di dozzine a centinaia di lune con un diametro di 40-500 metri negli anelli di Saturno, che non sono considerate vere lune. Titano , la luna più grande, comprende oltre il 90% della massa in orbita attorno a Saturno, compresi gli anelli. La seconda luna più grande di Saturno, Rea , può avere un proprio sistema di anelli tenue , insieme a un'atmosfera tenue .

Possibile inizio di una luna nuova (punto bianco) di Saturno (immagine scattata da Cassini il 15 aprile 2013)

Molte delle altre lune sono piccole: 34 hanno un diametro inferiore a 10 km e altre 14 hanno un diametro compreso tra 10 e 50 km. Tradizionalmente, la maggior parte delle lune di Saturno prende il nome dai Titani della mitologia greca. Titano è l'unico satellite del Sistema Solare con una grande atmosfera , in cui si verifica una complessa chimica organica . È l'unico satellite con laghi di idrocarburi .

Il 6 giugno 2013, scienziati del IAA-CSIC segnalato il rilevamento di idrocarburi policiclici aromatici in alta atmosfera di Titano, un precursore possibile per la vita . Il 23 giugno 2014, la NASA ha affermato di avere forti prove che l' azoto nell'atmosfera di Titano provenisse da materiali nella nube di Oort , associati alle comete , e non dai materiali che formavano Saturno in tempi precedenti.

La luna di Saturno Encelado , che sembra simile nella composizione chimica alle comete, è stata spesso considerata un potenziale habitat per la vita microbica . La prova di questa possibilità include le particelle ricche di sale del satellite che hanno una composizione "simile all'oceano" che indica che la maggior parte del ghiaccio espulso da Encelado proviene dall'evaporazione dell'acqua salata liquida. Un sorvolo del 2015 di Cassini attraverso un pennacchio su Encelado ha trovato la maggior parte degli ingredienti per sostenere le forme di vita che vivono di metanogenesi .

Nell'aprile 2014, gli scienziati della NASA hanno segnalato il possibile inizio di una luna nuova all'interno dell'Anello , che è stata ripresa da Cassini il 15 aprile 2013.

Anelli planetari

Gli anelli di Saturno (qui ripresi da Cassini nel 2007) sono i più massicci e vistosi del Sistema Solare.
Immagine UV in falsi colori degli anelli B e A esterni di Saturno ; Gli anelli più sporchi nella Divisione Cassini e Encke Gap si presentano rossi.

Saturno è probabilmente meglio conosciuto per il sistema di anelli planetari che lo rende visivamente unico. Gli anelli si estendono da 6.630 a 120.700 chilometri (da 4.120 a 75.000 miglia) verso l'esterno dall'equatore di Saturno e hanno uno spessore medio di circa 20 metri (66 piedi). Sono composti prevalentemente da acqua ghiacciata, con tracce di impurità tholin e un rivestimento pepato di circa il 7% di carbonio amorfo . Le particelle che compongono gli anelli variano in dimensioni da granelli di polvere fino a 10 m. Mentre gli altri giganti gassosi hanno anche sistemi ad anello, quello di Saturno è il più grande e visibile.

Ci sono due ipotesi principali sull'origine degli anelli. Un'ipotesi è che gli anelli siano i resti di una luna distrutta di Saturno. La seconda ipotesi è che gli anelli siano rimasti del materiale nebuloso originale da cui si è formato Saturno. Un po 'di ghiaccio nell'anello E proviene dai geyser della luna Encelado. L'abbondanza di acqua degli anelli varia radialmente, con l'anello più esterno A che è il più puro in acqua ghiacciata. Questa varianza dell'abbondanza può essere spiegata dal bombardamento di meteoriti.

Al di là degli anelli principali, a una distanza di 12 milioni di km dal pianeta si trova lo scarso anello di Phoebe. È inclinato di 27 ° rispetto agli altri anelli e, come Phoebe , orbita in modo retrogrado .

Alcune delle lune di Saturno, tra cui Pandora e Prometeo , agiscono come lune pastore per confinare gli anelli e impedire loro di diffondersi. Pan e Atlas causano onde di densità lineari deboli negli anelli di Saturno che hanno prodotto calcoli più affidabili delle loro masse.

Storia dell'osservazione e dell'esplorazione

Galileo Galilei osservò per la prima volta gli anelli di Saturno nel 1610

L'osservazione e l'esplorazione di Saturno possono essere suddivise in tre fasi. La prima fase sono le antiche osservazioni (come ad occhio nudo ), prima dell'invenzione dei moderni telescopi . La seconda fase iniziò nel XVII secolo, con osservazioni telescopiche dalla Terra, migliorate nel tempo. La terza fase è la visita da parte di sonde spaziali , in orbita o in sorvolo . Nel 21 ° secolo, le osservazioni telescopiche continuano dalla Terra (compresi gli osservatori in orbita attorno alla Terra come il telescopio spaziale Hubble ) e, fino al suo ritiro nel 2017 , dall'orbiter Cassini attorno a Saturno.

Antiche osservazioni

Saturno è noto fin dalla preistoria e nella storia documentata più antica era un personaggio importante in varie mitologie. Gli astronomi babilonesi osservarono e registrarono sistematicamente i movimenti di Saturno. In greco antico, il pianeta era conosciuto come Φαίνων Phainon , e in epoca romana era conosciuto come la "stella di Saturno ". In mitologia romana , il pianeta Phainon era sacro a questo dio agricola, da cui il pianeta prende il nome moderno. I romani consideravano il dio Saturnus l'equivalente del dio greco Crono ; in greco moderno , il pianeta conserva il nome Cronus - Κρόνος : Kronos .

Lo scienziato greco Tolomeo basò i suoi calcoli dell'orbita di Saturno sulle osservazioni che fece mentre era in opposizione . In astrologia indiana , ci sono nove oggetti astrologici, noti come Navagrahas . Saturno è noto come " Shani " e giudica tutti in base alle azioni buone e cattive compiute nella vita. L'antica cultura cinese e giapponese designava il pianeta Saturno come la "stella terrestre" ( 土星 ). Questo era basato sui cinque elementi che erano tradizionalmente usati per classificare gli elementi naturali.

Nell'antico ebraico , Saturno è chiamato "Shabbathai". Il suo angelo è Cassiel . La sua intelligenza o spirito benefico è 'Agȋȇl ( ebraico : אגיאל , romanizzato ʿAgyal ), e il suo spirito più oscuro ( demone ) è Zȃzȇl ( ebraico : זאזל , romanizzato Zazl ). Zazel è stato descritto come un grande angelo , invocato nella magia salomonica , che è "efficace nelle evocazioni d'amore ". In turco ottomano , urdu e malese , il nome di Zazel è "Zuhal", derivato dalla lingua araba ( arabo : زحل , romanizzato Zuhal ).

Osservazioni europee (XVII-XIX secolo)

Robert Hooke ha notato le ombre ( un e b ) fusione sia dal mondo e gli anelli a vicenda in questo disegno di Saturno nel 1666.

Gli anelli di Saturno richiedono almeno un telescopio di 15 mm di diametro per risolversi e quindi non se ne conosceva l'esistenza fino a quando Christiaan Huygens non li vide nel 1659. Galileo , con il suo primitivo telescopio nel 1610, pensava erroneamente che Saturno non apparisse del tutto rotondo come due lune su I lati di Saturno. Fu solo quando Huygens usò un ingrandimento telescopico maggiore che questa nozione fu confutata e gli anelli furono veramente visti per la prima volta. Huygens scoprì anche Titano, la luna di Saturno; Giovanni Domenico Cassini scoprì in seguito altre quattro lune: Giapeto , Rea , Teti e Dione . Nel 1675, Cassini scoprì il divario ora noto come Divisione Cassini .

Non furono fatte ulteriori scoperte significative fino al 1789, quando William Herschel scoprì altre due lune, Mimas ed Enceladus . Il satellite di forma irregolare Hyperion , che ha una risonanza con Titano, fu scoperto nel 1848 da un team britannico.

Nel 1899 William Henry Pickering scoprì Phoebe, un satellite altamente irregolare che non ruota in sincronia con Saturno come fanno le lune più grandi. Phoebe è stato il primo satellite di questo tipo trovato e ci vuole più di un anno per orbitare attorno a Saturno in un'orbita retrograda . All'inizio del XX secolo, le ricerche su Titano portarono alla conferma nel 1944 che aveva un'atmosfera densa, una caratteristica unica tra le lune del Sistema Solare.

Sonde moderne della NASA e dell'ESA

Pioneer 11 flyby

Pioneer 11 immagine di Saturno

Pioneer 11 ha effettuato il primo sorvolo di Saturno nel settembre 1979, quando è passato entro 20.000 km dalle cime delle nuvole del pianeta. Sono state scattate immagini del pianeta e di alcune delle sue lune, sebbene la loro risoluzione fosse troppo bassa per distinguere i dettagli della superficie. La sonda ha anche studiato gli anelli di Saturno, rivelando il sottile anello F e il fatto che gli spazi scuri negli anelli sono luminosi se visti ad un angolo di fase elevato (verso il Sole), il che significa che contengono materiale fine di dispersione della luce. Inoltre, Pioneer 11 ha misurato la temperatura di Titan.

Voyager flyby

Nel novembre 1980, la sonda Voyager 1 ha visitato il sistema Saturno. Ha inviato indietro le prime immagini ad alta risoluzione del pianeta, dei suoi anelli e dei satelliti. Le caratteristiche della superficie di varie lune sono state viste per la prima volta. La Voyager 1 ha eseguito un sorvolo ravvicinato di Titano, aumentando la conoscenza dell'atmosfera lunare. Ha dimostrato che l'atmosfera di Titano è impenetrabile nelle lunghezze d'onda visibili ; pertanto non sono stati visti dettagli di superficie. Il flyby ha cambiato la traiettoria della navicella rispetto al piano del Sistema Solare.

Quasi un anno dopo, nell'agosto 1981, la Voyager 2 continuò lo studio del sistema Saturno. Sono state acquisite immagini più ravvicinate delle lune di Saturno, nonché prove dei cambiamenti nell'atmosfera e negli anelli. Sfortunatamente, durante il sorvolo, la piattaforma della telecamera girevole della sonda è rimasta bloccata per un paio di giorni e alcune immagini pianificate sono andate perse. La gravità di Saturno è stata utilizzata per dirigere la traiettoria della navicella verso Urano.

Le sonde hanno scoperto e confermato diversi nuovi satelliti in orbita vicino o all'interno degli anelli del pianeta, così come il piccolo Maxwell Gap (uno spazio all'interno dell'anello C ) e il Keeler gap (uno spazio di 42 km nell'anello A ).

Navicella spaziale Cassini-Huygens

La sonda spaziale Cassini-Huygens è entrata in orbita attorno a Saturno il 1 ° luglio 2004. Nel giugno 2004, ha condotto un ravvicinamento ravvicinato di Phoebe , inviando immagini e dati ad alta risoluzione. Il sorvolo di Cassini della più grande luna di Saturno, Titano, ha catturato immagini radar di grandi laghi e delle loro coste con numerose isole e montagne. L'orbiter ha completato due passaggi ravvicinati su Titano prima di rilasciare la sonda Huygens il 25 dicembre 2004. Huygens è disceso sulla superficie di Titano il 14 gennaio 2005.

A partire dall'inizio del 2005, gli scienziati hanno utilizzato Cassini per tracciare i fulmini su Saturno. La potenza del fulmine è circa 1.000 volte quella dei fulmini sulla Terra.

Al polo sud di Encelado i geyser spruzzano acqua da molte località lungo le strisce di tigre .

Nel 2006, la NASA ha riferito che Cassini aveva trovato prove di serbatoi di acqua liquida non più di decine di metri sotto la superficie che eruttano nei geyser sulla luna di Saturno Encelado . Questi getti di particelle ghiacciate vengono emessi in orbita attorno a Saturno da prese d'aria nella regione polare meridionale della luna. Su Encelado sono stati identificati oltre 100 geyser. Nel maggio 2011, gli scienziati della NASA hanno riferito che Encelado "sta emergendo come il luogo più abitabile oltre la Terra nel Sistema Solare per la vita come lo conosciamo".

Le fotografie di Cassini hanno rivelato un anello planetario precedentemente sconosciuto, al di fuori degli anelli principali più luminosi di Saturno e all'interno degli anelli G ed E. Si ipotizza che la fonte di questo anello sia lo schianto di un meteoroide al largo di Giano ed Epimeteo . Nel luglio 2006 sono state restituite immagini di laghi di idrocarburi vicino al polo nord di Titano, la cui presenza è stata confermata nel gennaio 2007. Nel marzo 2007 sono stati trovati mari di idrocarburi vicino al polo nord, il più grande dei quali ha quasi le dimensioni del Mar Caspio. . Nell'ottobre 2006, la sonda ha rilevato una tempesta simile a un ciclone di 8.000 km di diametro con un occhio al polo sud di Saturno.

Dal 2004 al 2 novembre 2009, la sonda ha scoperto e confermato otto nuovi satelliti. Nell'aprile 2013 Cassini ha inviato immagini di un uragano al polo nord del pianeta 20 volte più grandi di quelle trovate sulla Terra, con venti più veloci di 530 km / h (330 mph). Il 15 settembre 2017, la sonda Cassini-Huygens ha eseguito il "Gran Finale" della sua missione: una serie di passaggi attraverso gli spazi tra Saturno e gli anelli interni di Saturno. L' ingresso atmosferico di Cassini ha concluso la missione.

Possibili missioni future

La continua esplorazione di Saturno è ancora considerata un'opzione praticabile per la NASA come parte del loro programma di missioni Nuove Frontiere in corso . La NASA aveva precedentemente richiesto piani da proporre per una missione su Saturno che includesse la sonda di ingresso atmosferica di Saturno e possibili indagini sull'abitabilità e sulla possibile scoperta della vita sulle lune di Saturno Titano ed Encelado da parte di Dragonfly .

Osservazione

Vista telescopica amatoriale di Saturno

Saturno è il più distante dei cinque pianeti facilmente visibile ad occhio nudo dalla Terra, gli altri quattro sono Mercurio , Venere , Marte e Giove. (Urano, e occasionalmente 4 Vesta , sono visibili ad occhio nudo nei cieli bui.) Saturno appare ad occhio nudo nel cielo notturno come un punto luminoso giallastro. La magnitudine apparente media di Saturno è 0,46 con una deviazione standard di 0,34. La maggior parte della variazione di magnitudine è dovuta all'inclinazione del sistema ad anelli rispetto al Sole e alla Terra. La magnitudine più brillante, -0,55, si verifica vicino nel tempo a quando il piano degli anelli è inclinato più fortemente, e la magnitudine più debole, 1,17, si verifica nel momento in cui sono meno inclinati. Il pianeta impiega circa 29,5 anni per completare un intero circuito dell'eclittica sullo sfondo delle costellazioni dello zodiaco . La maggior parte delle persone richiederà un ausilio ottico (un binocolo molto grande o un piccolo telescopio) che ingrandisca almeno 30 volte per ottenere un'immagine degli anelli di Saturno in cui sia presente una risoluzione chiara. Quando la Terra passa attraverso il piano dell'anello, che si verifica due volte ogni anno di Saturno (all'incirca ogni 15 anni terrestri), gli anelli scompaiono brevemente dalla vista perché sono così sottili. Una simile "scomparsa" avverrà nel 2025, ma Saturno sarà troppo vicino al Sole per le osservazioni.

Aspetto simulato di Saturno visto dalla Terra (all'opposizione) durante un'orbita di Saturno, 2001-2029
Saturno eclissa il Sole, visto da Cassini . Gli anelli sono visibili, compreso l'anello F.

Saturno ei suoi anelli si vedono meglio quando il pianeta è all'opposizione , o vicino, alla configurazione di un pianeta quando si trova a un allungamento di 180 °, e quindi appare di fronte al Sole nel cielo. Un'opposizione saturniana si verifica ogni anno, approssimativamente ogni 378 giorni, e fa apparire il pianeta al suo massimo splendore. Sia la Terra che Saturno orbitano attorno al Sole su orbite eccentriche, il che significa che le loro distanze dal Sole variano nel tempo, e quindi anche le loro distanze l'una dall'altra, variando quindi la luminosità di Saturno da un'opposizione all'altra. Saturno appare anche più luminoso quando gli anelli sono angolati in modo da essere più visibili. Ad esempio, durante l'opposizione del 17 dicembre 2002, Saturno è apparso al suo massimo splendore a causa di un orientamento favorevole dei suoi anelli rispetto alla Terra, anche se Saturno era più vicino alla Terra e al Sole alla fine del 2003.

HST Saturn portrait del 20 giugno 2019

Di tanto in tanto, Saturno è occultato dalla Luna (cioè, la Luna copre Saturno nel cielo). Come per tutti i pianeti del Sistema Solare, le occultazioni di Saturno avvengono nelle "stagioni". Le occultazioni saturniane si svolgeranno mensilmente per un periodo di circa 12 mesi, seguito da un periodo di circa cinque anni in cui non viene registrata alcuna attività del genere. L'orbita della Luna è inclinata di diversi gradi rispetto a quella di Saturno, quindi le occultazioni si verificheranno solo quando Saturno è vicino a uno dei punti nel cielo in cui i due piani si intersecano (sia la lunghezza dell'anno di Saturno che il periodo di precessione nodale di 18,6 anni terrestri di l'orbita della Luna influenza la periodicità).

Addio a Saturno e lune ( Encelado , Epimeteo , Giano , Mima , Pandora e Prometeo ), di Cassini (21 novembre 2017).

Appunti

Riferimenti

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