Saturn
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).
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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
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.
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