Ogólnie o Saturnie

Planeta Saturn, 95 razy masywniejsza od Ziemi i o tysiąckrotnie mniejszej objętości, obiega Słońce w ciągu 29 lat i 168 dni ziemskich.



Promień orbity tej najdalszej obserwowanej w starożytności planety jest ponad 9 razy większy od promienia orbity Ziemi i wynosi 1,427 mld km, jednak dzięki swoim znacznym rozmiarom planeta należy do najjaśniejszych obiektów na niebie.

Już w obiektywie lunety lub lornetki o średnicy 5 cm można ujrzeć wydłużony kształt Saturna i przerwy po obu stronach wskazujące na istnienie planety i pierścienia. Taki widok po raz pierwszy zobaczył Galileusz, który w 1610 r. zapisał, że widział Saturna jako obiekt potrójny. Włoski astronom wnikliwie przyglądał się szóstej planecie od Słońca także dwa lata później, jednak Saturn jawił mu się wtedy jako obiekt pojedynczy. Galileo uznał wobec tego, że w 1610 r. miał do czynienia ze złudzeniem i hipoteza o istnieniu pierścienia pojawiła się dopiero w umyśle holenderskiego fizyka i astronoma Christiaana Huygensa w latach sześćdziesiątych XVII wieku. Naturę pierścieni (już nie pierścienia!) próbował wyjaśnić szkocki fizyk James Clerke Maxwell, który w 1857 roku doszedł do wniosku, że muszą się one składać z licznych niewielkich fragmentów materii obiegających planetę po niezależnych orbitach. Już Laplace (1749-1827) - jeden z największych autorytetów w dziedzinie mechaniki nieba - wskazywał, że sztywny pierścień z luką pośrodku (tzw. przerwą Cassiniego, od nazwiska odkrywcy, Giovanniego Cassiniego) nie ma prawa istnieć. Maxwell podzielał pogląd Laplace'a, że grawitacja planety i ruch obrotowy pierścienia spowodowałyby szybko jego rozerwanie, jednak wprowadził pewne udoskonalenia do jego wizji bardzo wielu cienkich pierścieni, wirujących wokół osi obrotu planety, tak że pozostają w równowadze między siłą dośrodkową, którą stanowi siła grawitacji a siłą odśrodkową. Dziś wiemy, że miał rację.

Sam Saturn, "udekorowany" przez system pierścieni, to blady, biało-kremowy gazowy olbrzym, rozmiarami zbliżony do Jowisza. Masę ma jednak wyraźnie mniejszą, więc i gęstość jego musi być znacznie mniejsza. I rzeczywiście - okazuje się, że Saturn ma gęstość mniejszą od gęstości wody wynoszącą 0,7 g/cm3, więc swobodnie mógłby pływać po wodzie, oczywiście gdyby znalazł się w odpowiednio dużym i głębokim zbiorniku wodnym. Tak mała gęstość daje się wytłumaczyć dość znaczną zawartością cząsteczkowego wodoru - "warstwa ciekłego wodoru cząsteczkowego ma grubość ok. 30 tys. km, co stanowi połowę promienia Saturna". W artykule "Saturna dziwów wieniec" z "Wiedzy i Życia" 8/2003 możemy też przeczytać, że Saturn ma podobną budowę wewnętrzną co Jowisz. Obie planety składają się z ciekłego wodoru cząsteczkowego, głębiej położonego ciekłego wodoru metalicznego i z krzemianowo - metalicznego jądra, a atmosfery mają zbudowane przede wszystkim z wodoru i helu. Proporcje w grubości warstw obu planet są jednak różne i stąd różnice w średniej gęstości.

Analogicznie do Jowisza Saturn wypromieniowuje około dwa razy więcej energii niż dociera do niego ze Słońca, a ciepło wypływające ze stygnącego wnętrza planety stanowi najważniejszy czynnik wpływający na stan jej atmosfery. Saturnowe zjawiska atmosferyczne są jednak znacznie mniej różnorodne niż te na Jowiszu, charakteryzują się też mniejszą gwałtownością. Wynika to z tego, że nadwyżka promieniowania, przypadająca na podczerwień (bo w końcu chodzi tu o promieniowanie cieplne), jest po prostu wyraźnie mniejsza w przypadku Saturna.

Pasy na Saturnie nie są tak wyraźne jak pasy na Jowiszu, mają też znacznie mniej zróżnicowane barwy. Podczas gdy wznoszące i opadające jowiszowe prądy atmosferyczne tworzą pasiasty "deseń" niemal we wszystkich kolorach tęczy, w atmosferze Saturna spotykamy głównie biel i odcienie barwy żółtej, które łagodnie kontrastują z zielono - błękitnym zabarwieniem okolic podbiegunowych. Pierścienie Saturna na licznych fotografiach wydają się mieć bardziej zróżnicowaną kolorystykę; trzeba jednak pamiętać, że ich barwy są często sztucznie wzmocnione za pomocą techniki komputerowej.

Podobnie jak i Jowisz, Saturn rotuje szybko; doba trwa na nim średnio zaledwie 10 godzin i 16 minut. Analogicznie do Słońca Saturn wiruje najszybciej na równiku, a wolniej blisko biegunów, co daje dosyć ciekawe efekty. Gdyby Saturn miał stałą powierzchnię, to stojąc na jego równiku poruszalibyśmy się niczym satelita wystrzeliwany z powierzchni Ziemi z prędkością 10,2 km/s. Tyle, że z powodu znacznie większej prędkości ucieczki nie opuścilibyśmy dzięki rotacji planety jej powierzchni...

Szybki ruch wirowy sprawia, że Saturn jest wyraźnie spłaszczony. Średnica równikowa planety jest aż o 10% większa od średnicy biegunowej i wynosi 120536 km (dziewięć i pół razy więcej niż średnica równikowa Ziemi). Efekt spłaszczenia Saturna jest dostrzegalny nawet przez amatorskie teleskopy, ale nie wydaje się szczególnie duży w porównaniu np. ze spłaszczeniem gwiazdy Achernar. Jak na planetę Saturn ma nietypowe spłaszczenie, ale pewne gwiazdy są spłaszczone bardziej! Widoczny na tle gwiazdozbioru Erydanu Achernar (niestety niedostrzegalny z Polski) ma największe spłaszczenie ze wszystkich znanych gwiazd i jak oceniono w 2003 roku, jego średnica równikowa jest większa od biegunowej aż o 55%. Saturn nie ma szans!


LITERATURA:
numer 8/2003 "Wiedzy i Życia";
książka "Wędrówki niebieskie" Jarosława Włodarczyka (Prószyński i S-ka, Warszawa 1999);
artykuł "Niebo bez władcy pierścieni" Karola Pankowskiego ("Kurier Lubelski", 23 listopada 2001 r.);
artykuł "Układ Słoneczny" z "Życia Świata" (1997 r.)
Obrazy Saturna uzyskałem w bezpłatnym programie komputerowym Cartes du Ciel (www.astrosurf.com/astropc). Pierwszy obraz: Saturn widziany z Ziemi 22 kwietnia 2005 r; drugi obraz: Saturn widziany z Ziemi 22 kwietnia 2040 r.


Krzysztof Kowalczyk
Bogucin k. Lublina
astrokk@wp.pl





Data publikacji: 13-05-2005 o godz. 21:47:53, Temat: Nauka Technika

Artykuł pochodzi z serwisu Wici.Info http://www.wici.info
Link do artykułu: http://www.wici.info/News,ogolnie_o_saturnie,4742,html