Saturn

Der Bringer der Alten Zeit

Saturn ist der sechste Planet von der Sonne aus und der zweitgrößte:

        Umlaufbahn:  1.429.400.000 km (9,54 AE) von der Sonne entfernt
        Durchmesser: 120.536 km (äquatorial)
        Masse:       5,68·1026 kg

In der römischen Mythologie ist Saturn der Gott des Ackerbaus. Der entsprechende griechische Gott, Chronos, war Sohn von Uranos und Gaia und Vater des Zeus (röm. Jupiter). Saturn ist Ursprung des englischen Wortes „Saturday“ (für Samstag, siehe Anhang 4).

Saturn ist seit prähistorischen Zeiten bekannt. Galileo war 1610 der erste, der ihn durch ein Teleskop beobachtete; er bemerkte seine seltsame Erscheinung, war davon aber verwirrt. Frühe Beobachtungen des Saturn waren kompliziert, weil die Erde die Ebene der Saturnringe alle paar Jahre schneidet. Ein Bild mit niedriger Auflösung zeigt daher drastische Veränderungen. Es dauerte bis 1659, daß Christiaan Huygens die korrekte Geometrie der Ringe entdeckte. Die Saturnringe blieben einmalig im bekannten Sonnensystem, bis 1977 sehr feine Ringe um Uranus entdeckt wurden (und kurz darauf auch um Jupiter und Neptun).

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Letzte Aufnahme
der Voyager 1

Saturn wurde zum ersten Mal 1979 von Pioneer 11 und später von Voyager 1 und Voyager 2 besucht. Cassini (ein gemeinsames Projekt von NASA und ESA) erreichte ihn am 1. Juli 2004 und wird ihn wenigstens vier Jahre lang umkreisen.

Saturn ist sichtlich abgeflacht, wenn man ihn durch ein kleines Teleskop betrachtet; sein äquatorialer und sein polarer Durchmesser unterscheiden sich um fast 10% (120.536 km zu 108.728 km). Dies ist das Resultat seiner rapiden Rotation und seines fließenden Zustands. Auch die anderen Gasplaneten sind abgeflacht, aber nicht derartig stark.


Saturn ist der am wenigsten dichte Planet; sein spezifisches Gewicht (0,7) ist geringer als das von Wasser.

Wie Jupiter besteht Saturn aus ungefähr 75% Wasserstoff und 25% Helium mit Spuren von Wasser, Methan, Ammoniak und „Felsen“, ähnlich der Zusammensetzung des ursprünglichen Sonnennebels, aus dem das Sonnensystem entstand.

Saturns Inneres ist dem des Jupiter, bestehend aus einem felsigen Kern, einer Schicht flüssig metallischen Wasserstoffs und einer Schicht aus molekularem Wasserstoff, sehr ähnlich. Spuren verschiedener Eisarten sind ebenfalls vorhanden.

Saturn ist innen heiß (12.000 K im Kern) und strahlt mehr Energie in das Weltall als er von der Sonne empfängt. Der Großteil dieser zusätzlichen Energie entsteht durch den Kelvin-Helmholtz-Mechanismus wie auf Jupiter. Dies dürfte aber nicht ausreichen, um hinreichend Saturns Helligkeit zu erklären; manch zusätzlicher Mechanismus muß am Werk sein, vielleicht das „Abregnen“ von Helium tief in Saturns Innerem.


ovale rote Wolke

Die Streifen, die auf Jupiter so deutlich hervortreten, sind auf Saturn viel feiner. Sie sind außerdem in der Nähe des Äquators viel breiter. Details in den obersten Wolkenschichten sind von der Erde aus unsichtbar, so daß es bis zur Annäherung durch Voyager unmöglich war, Studien über die Zirkulationen in Saturns Atmosphäre anzustellen. Auch Saturn zeigt langlebige Ovale (der rote Punkt in der Mitte des Bildes rechts) sowie andere Merkmale, wie sie von Jupiter bekannt sind. 1990 beobachtete das Hubble-Teleskop eine gewaltige weiße Wolke in der Nähe von Saturns Äquator, die nicht da war, als sich Voyager angenähert hatte; 1994 wurde ein anderer, kleiner Sturm beobachtet (unten links).


pfeilspitzenförmiger Sturm

Zwei deutliche Ringe (A und B) sowie ein feinerer (C) sind von der Erde aus sichtbar. Die Lücke zwischen dem A- und dem B-Ring ist als Cassini-Teilung bekannt. Die viel feinere Lücke am äußeren Rand des A-Rings nennt man die Encke-Teilung (aber das ist wohl eine Fehlbenennung, weil sie höchstwahrscheinlich von Encke nie gesehen wurde). Die Voyagerbilder zeigen vier weitere feine Ringe. Die Saturnringe sind, im Gegensatz zu den Ringen der anderen Planeten, sehr hell (Albedo 0,2 - 0,6).

Obwohl sie von der Erde aus massiv aussehen bestehen die Ringe tatsächlich aus unzähligen kleinen Partikeln, jedes in einer unabhängigen Umlaufbahn. Ihre Größe reicht von ungefähr einem Zentimeter bis zu mehreren Metern. Ein paar kilometergroße Objekte kommen wahrscheinlich auch vor.

Saturns Ringe sind außerordentlich dünn: obwohl sie 250.000 km oder noch mehr Durchmesser haben, sind sie weniger als einen Kilometer dick. Trotz ihrer eindrucksvollen Erscheinung bestehen sie doch nur aus wenig Material -- wären die Ringe auf einen einzelnen Körper verdichtet, hätte dieser einen Durchmesser von höchstens 100 km.

Die Ringpartikel scheinen hauptsächlich aus Wassereis zu bestehen, es könnte sich aber auch um Felsenstückchen handeln, die mit einer Eisschicht überzogen sind.


Saturnringe

Voyager bestätigte die Existenz von verblüffenden radialen Unregelmäßigkeiten innerhalb der Ringe, genannt „Spokes“ (Speichen), von denen zunächst Amateurastronomen berichteten (links). Ihre Natur bleibt mysteriös, aber es könnte etwas mit Saturns Magnetfeld zu tun haben.


Ringknoten

Saturns äußerster Ring, der F-Ring, ist eine komplexe Struktur aus mehreren kleineren Ringen, deren „Knoten“ sichtbar sind. Wissenschaftler spekulieren, daß diese Knoten Klumpen des Ringmaterials sein könnten, oder einfach Minimonde. Die seltsame verflochtene Erscheinung auf Voyager-1-Bildern (rechts) tauchen nicht auf Bildern der Voyager 2 auf, möglicherweise, weil Voyager 2 die Aufnahmen von Regionen gemacht hat, wo diese Teilringe grob parallel verlaufen. Die beiden Ringe sind auch auf Aufnahmen von Cassini gut zu erkennen, aus denen auch bislang unerklärliche, büschelige Spiralstrukturen hervorgehen.

Es gibt komplexe gezeitliche Kopplungen zwischen manchen der Saturnmonde und dem Ringsystem: mache der Monde, die sogenannten „hütenden Monde“ (auch „Schäfermonde“ genannt) (das sind Atlas, Prometheus und Pandora), sind evident wichtig, um die Ringe in ihrer Position zu halten; Mimas scheint die Verantwortung für das Fehlen von Material in der Cassini-Teilung zu tragen, die wiederum den Kirkwoodlücken im Planetoiden- oder Asteroidenhauptgürtel sehr ähnelt; Pan befindet sich innerhalb der Encke-Teilung und S/2005 S1/ befindet sich in der Mitte der Keeler-Lücke . Das ganze System ist sehr komplex und kaum verstanden.


Saturnmonde
Tethys und Dione

Der Ursprung der Ringe des Saturn (und anderer Gasplaneten) ist unbekannt. Obwohl sie ihre Ringe vielleicht schon seit ihrer Entstehung besitzen, sind die Ringsysteme keineswegs stabil und müssen daher ständig von andauernden Prozesse regeneriert werden, möglicherweise durch den Zusammenbruch größerer Satelliten. Die aktuellen Ringe sind möglicherweise erst wenige hundert Millionen Jahre alt.

Wie die anderen jovianischen Planeten besitzt auch Saturn ein signifikantes Magnetfeld.

Wenn er sich am Nachthimmel aufhält, ist Saturn mit bloßem Auge leicht erkennbar. Obwohl er nicht so hell wie Jupiter ist, läßt er sich doch einfach als Planet identifizieren, weil er nicht wie die Sterne „blinkt“. Die Ringe und die größeren Satelliten sind mit einem kleinen, astronomischen Teleskop zu sehen. Es gibt verschiedene Websites, die die aktuelle Position des Saturn (und der anderen Planeten) am Himmel zeigen. Genauere und umgänglichere Karten können mit einem Planetariumprogramm erstellt werden.

Saturns Satelliten


Saturnsystem
Monde und Ringe

Saturn besitzt 34 benannte Satelliten.

           Abstand   Radius    Masse
Satellit   (000 km)   (km)     (kg)    Entdecker    Jahr
--------   --------  ------  --------  ---------   -----
Pan             134      10     ?       Showalter    1990
Atlas           138      14     ?       Terrile      1980
Prometheus      139      46  2,70·1017  Collins      1980
Pandora         142      46  2,20·1017  Collins      1980
Epimetheus      151      57  5,60·1017  Walker       1980
Janus           151      89  2,01·1018  Dollfus      1966
Mimas           186     196  3,80·1019  Herschel     1789
Enceladus       238     260  8,40·1019  Herschel     1789
Tethys          295     530  7,55·1020  Cassini      1684
Telesto         295      15     ?       Reitsema     1980
Calypso         295      13     ?       Pascu        1980
Dione           377     560  1,05·1021  Cassini      1684
Helene          377      16     ?       Laques       1980
Rhea            527     765  2,49·1021  Cassini      1672
Titan         1.222    2575  1,35·1023  Huygens      1655
Hyperion      1.481     143  1,77·1019  Bond         1848
Iapetus       3.561     730  1,88·1021  Cassini      1671
Phoebe       12.952     110  4,00·1018  Pickering    1898

Saturns Ringe

                  Radius   Radius             annäh.    annäh.
Name               innen    außen     Weite  Position  Masse (kg)
----              ------   ------     -----  --------  ---------
D-Ring            67.000   74.500     7.500    (Ring)
Guerin-Teilung
C-Ring            74.500   92.000    17.500    (Ring)  1,1·1018
Maxwell-Teilung   87.500   88.000       500  (Teilng)
B-Ring            92.000  117.500    25.500    (Ring)  2,8·1019
Cassini-Teilung  115.800  120.600     4.800  (Teilng)
Huygenslücke     117.680    (n/a)   285-440  (Untert)
A-Ring           122.200  136.800    14.600    (Ring)  6,2·1018
Encke Minima     126.430  129.940     3.500   29%-53%
Encke-Teilung    133.580  133.740
Keeler Lücke     136.510  136.550
F-Ring           140.210             30-500    (Ring)
G-Ring           165.800  173.800     8.000    (Ring)  1·107?
E-Ring           180.000  480.000   300.000    (Ring)

Anmerkungen:
  * Abstand bezeichnet Kilometer ab Saturns Mittelpunkt
  * die Bezeichnung „Encke Minima“ ist keine offizielle IAU-Bezeichnung, sie wird hauptsächlich von
      Amateuerastronomen verwendet; siehe auch diese Anmerkung

Diese Einteilung ist in der Tat irreführend, weil die Dichte der Partikel wesentlich komplizierter variiert: es gibt Abweichungen innerhalb der Ringe; die Lücken sind nicht vollständig leer; die Ringe sind nicht genau kreisförmig.

Mehr über Saturn und seine Satelliten

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Expreß zu Titan

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Impressum, © Bill Arnett, übersetzt von Michael Wapp; zuletzt ergänzt: 20. April 2015