Szaturnusz

 

A Szaturnusz a gázból álló óriás, a Jupiter után a Naprendszer második legnagyobb bolygója.
Az ókorban is ismert bolygók közül a Szaturnusz a legtávolabbi. Évszázadok óta gyûrûs bolygóként ismeretes, a négy óriásbolygó közül a Szaturnusz gyûrûi a legimpozánsabbak.
Távcsõvel vizsgálva pompás látvány nyújt. A Jupiterhez hasonlóan ezt a bolygót is az egyenlítõjével párhuzamos, világos és sötét csíkokból álló mintázat borítja, de a sávok sokkal szabályosabbak, bár kevésbé körülhatároltak, mint a Jupiter sávjai, és színük is halványabb. A fénylõ foltok is ritkábban tûnnek fel. Bár a Szaturnusz lassabban forog tengelye körül, mint a Jupiter, mégis kissé lapultabb annál. Tömege kicsit kisebb, mint a Jupiter tömegének egyharmada, térfogata pedig  valamivel nagyobb mint a Jupiter térfogatának fele, ez a legkisebb sûrûségû bolygó, sûrûsége kisebb mint a vízé.
A Szaturnuszt elõször a Pioneer-11 látogatta meg 1979-ben, majd késõbb a Voyager-1 illetve a Voyager-2. 

 

A Szaturnusz felszíne, légköre

 

A Szaturnusz a gázbolygók családjába tartozik, és eltérõen a Föld típusú égitestektõl nincs szilárd felszíne, felépítése a Jupiteréhez hasonló.
A Szaturnusz légköre hidrogénbõl és hidrogénvegyületekbõl, valamint héliumból áll. (Hasonló a Jupiteréhez, csak ott kicsit nagyobb a héliumtartalom.)
Hasonlóan a Jupiterhez a Szaturnusz kétszer annyi hõt bocsát ki, mint amennyi a bolygóra érkezik. Mivel a Szaturnusz kisebb tömegû, mint a Jupiter, sokkal gyorsabban hûlt le, ami lehetõvé tette, hogy a hélium cseppecskék formájában kicsapódjon. Ez esõszerûen lehull a bolygó belsejében, miáltal a légkör héliumban elszegényedik, a belsõ rész viszont felmelegszik.
   A Szaturnusz korongja határozottan sárgának tûnik, egyenlítõi területei enyhén vörösesek, övei barnás, sarkvidékei pedig kékesszürke árnyalatúak. E színek alkalmanként módosulhatnak.
Valószínûleg ez lehet a nagyobb hõkibocsátás oka.
A Szaturnusz légkörének szélviharai, légörvényei, hullámai és egymással kölcsönhatásban lévõ foltjai arról tanúskodnak, hogy
e különös világ belsejébõl a hõ hevesen áramlik kifelé.

A Szaturnusz mágneses tere erõs, és mágneses mezejének tengelye 1 fokos szögben hajlik a forgástengelyéhez.

 

A Szaturnusz gyûrûi

 

   A gyûrûrendszer a Szaturnusz felhõzete felett 7000 km magasságban kezdõdik, és egészen 74 000 km-ig terjed a világûrbe. A gyûrûk az átmérõjükhöz képest olyan vékonyak, mint egy labdarúgópálya területére szétterített óriási selyempapír. A gyûrûk egyike sem vastagabb néhány tíz méternél, és mindegyik milliónyi vízjég részecskébõl, valamennyi porból és némi fémes anyagból áll.
  A részecskék mérete jégkockányi mérettõl akkora darabokig terjed, mint egy háztartási hûtõgép, vagy még nagyobbak.
Mindegyik részecske valójában a bolygónak egy holdacskája, és mindegyiknek megvan a maga pályája.
 

 

Mindegyik gyûrû sok gyûrûcskébõl áll, és feltételezik, hogy a gyûrûk között keringõ kis holdak gravitációs hatása tereli a részecskéket úgy, hogy a részecskék kisöprõdnek bizonyos pályákról, és sávokba koncentrálódnak. Például az F gyûrût felépítõ részecskéket két terelõhold, a Pandora és a Prometheus gravitációs hatása rendezte keskeny szálakba.

 

Földi távcsöveken át szemlélve a Szaturnusz gyûrûrendszerét
hosszú ideig három külön összetevõbõl álló rendszernek ismerték.
A legkülsõ gyûrû volt
az A gyûrû, melyet a 4000 kilométeres Cassini-rés választott el a legfényesebb B gyûrûtõl, a legbelsõ pedig a C vagy Fátyolgyûrû.

 

A Szaturnusz gyûrûi pontosan a bolygó egyenlítõi síkjában fekszenek. Egy teljes Szaturnusz-év leforgása alatt a bolygó gyûrûrendszerét "alulról" és "felülrõl" egyaránt szemügyre vehetjük. Amikor a Szaturnusz valamelyik napfordulópontja közelében jár, vagyis amikor a bolygó forgástengelye éppen felénk -illetve tõlünk el- mutat, az égitest majdnem kör alakúnak látszik. Ekkor tárul fel elõttünk legszebben a gyûrûrendszer, ekkor vehetjük szemügyre felületének legnagyobb hányadát. Ahogy a bolygó közeledik egyik vagy másik napéjegyenlõségéhez, tehát azokhoz a helyzeteihez, ahol gyûrûjét éppen élérõl figyelhetjük meg, egyre jobban szemünkbe ötlik ellipszoidális alakja, amely jócskán lapult. Egyenlítõi sugara 10%-kal haladja meg a poláris sugarát. A szaturnuszi napéjegyenlõségek idején a gyûrûrendszer hajlásszöge minimálissá válik, a gyûrûk csupán keskeny vonalként figyelhetõk meg, sõt esetleg néhány órára -amíg a Föld áthalad a gyûrûk síkján- látszólag el is tûnhetnek. A Szaturnusz látszólagos fényessége nagymértékben függ attól, hogy látóirányunkkal mekkora szöget zár be a bolygó gyûrûrendszerének síkja.

A gyûrûk felfedezése

A Szaturnusz gyûrûit elsõként Galilei látta meg 1610-ben. Kezdetleges távcsöveivel azonban még nem tudta megállapítani valódi szerkezetüket. Õ a látottakat úgy értelmezte, hogy Szaturnusz három, egymáshoz nagyon közel keringõ bolygóból álló rendszer (melyek közül a középsõ mintegy háromszor akkora méretû, mint a két oldalsó).Néhány évvel késõbb amikor a Föld áthaladt a gyûrûk síkján, a szem elõl tévesztette a két "kísérõt". Galilei egy õsi mítoszt idézett fel, panaszosan megkérdezve: "Vajon a Szaturnusz lenyelhette gyermekeit?"

 

1655-ben egy holland csillagász, Christian Huygens megjegyezte, hogy " a Szaturnuszt körülveszi egy vékony gyûrû, amely egyetlen pontban sem érintkezik a bolygóval és szöget zár be az Ekliptikával". Huygens azt gondolta, hogy a gyûrû egy szilárd test.

Jean Dominiue Cassini olasz csillagász, aki Párizsban dolgozott, 1675-ben észrevette, hogy az, ami egyetlen gyûrûnek látszott, valójában két részre hasadt - ezek az A és B gyûrû nevet kapták. A közöttük lévõ rést pedig Cassini-résnek nevezzük. Ezt a rést mindaddig üresnek tartották, míg az elsõ ûrszondák meg nem jelentek a Szaturnusz mellett, ám ekkor kiderült, hogy a Cassini-féle résen belül számos, elemi gyûrûkbõl álló rendszer található.
  (A Szaturnusz holdjainak gravitációs ereje hatással van a gyûrûrendszerben keringõ részecskékre, ennek hatására jött létre a Cassini-rés.)

Egy harmadik a bolygóhoz közelebbi, a bolygó korongjához képest halványnak tûnõ C - vagy Fátyolgyûrût - 1850-ben fedezték fel.
1856-ban James Clerk Maxvell kimutatta, hogy egy szilárd gyûrû a Szaturnusz gravitációs erõterének hatására széttöredezne. Igaza volt.
A Szaturnusz gyûrûi különálló részecskékbõl épülnek fel, amelyek mind önállóan keringenek a bolygó körül a Kepler törvényeknek megfelelõen,
ezért a gyûrûrendszer külsõ része a leglassabban, míg a belsõ része a leggyorsabban mozog.

 

Az újabban a bolygóhoz küldött ûrszondák további gyûrûket és sok részletet fedeztek fel.
A Földrõl különálló gyûrûnek látszó részeket a résektõl csak a bennük található sokkal több vékony gyûrû (elemi gyûrû) különbözteti meg.

Roche 1850-ben kimutatta, hogy a bolygókhoz túlságosan közel keringõ holdak szétmorzsolódnak a gravitációs erõk hatására, mivel a bolygóhoz közelebbi részei gyorsabban akarnak keringeni, mint a távolabbiak. Ha a hold is és a bolygó is ugyanolyan sûrûségû anyagból épül fel, akkor ez a "veszélyzóna" a bolygó középpontjától 2,44 bolygósugárnyi távolságban húzódik. A Szaturnusz legbelsõ ismert holdja a Mimas e kritikus távolságon kívül van ugyan, de a gyûrûk teljes egészükben azon belül helyezkednek el. Elképzelhetõ, hogy a gyûrûrendszer valaha a bolygó egyik holdja volt, amely széttöredezett, vagy talán olyan anyagból keletkezett, amelynek a bolygórendszer születése óta sohasem volt lehetõsége arra, hogy nagyobb égitestté álljon össze.
   

A Szaturnusz holdjai

 

A Szaturnusznak több mint 20 holdja van, 18 holdjának van neve, több holdja van mint bármelyik más bolygónak. Biztos azonban, hogy további kisméretû holdak várnak felfedezésre.
A bolygó középpontjától mért távolságuk 133600 kilométertõl majdnem 13 millió kilométerig terjed.

Az ismert holdak mérete a Naprendszer második legnagyobb holdjának (Titán) 5150 km-es átmérõjétõl a Naprendszer második legkisebb ismert holdjának a Pannak (a Mars Deimosznál alig nagyobb) 20 km-es átmérõjéig terjed.

 

 
Négy holdnak (Thetys, Iapetus, Dione, Rhea) az átmérõje 1000 km felett van (1060 - 1530 km), nyolcnak az átmérõje 80 és 500 km közötti, míg a többi hold átmérõje 40 km alatt van. A legkülsõt, a Phoebét kivéve valamennyi direkt keringésû hold.
A kép a Voyager-1 által 1980. novemberében készített képekbõl lett összerakva. A kép elõterében a Dion látható. Balra fenn az Epimetheus és a Rhea a Szaturnusz gyûrûi mellett. Jobbra a Szaturnusz gyûrûi alatt az Enceladus, Mimas, Tethys, and Iapetus (jobbra lenn). A felhõvel borított Titán a jobb felsõ sarokban látható.

 

A Thetys és a Mimas felszínén hatalmas becsapódási kráterek látszanak. Pl. az Odysseus-kráter átmérõje 400 km a csupán 1050 km átmérõjû Thetys holdon. A becsapódás alaposan megrázkódtathatta a Thetyst , amely a kráterrel ellentétes oldalon újraformálódott: egy hatalmas , 5 km mély, 100 km széles és 2000 km hosszú szurdokvölgy keletkezett. A becsapódások, amelyek a Tethysen és a Mimason voltak feltehetõen törmeléket vetettek szanaszét , amik hozzáadódtak a Szaturnusz gyûrûihez.
A Szaturnusz néhány külsõ holdja közös pályán kering. Feltételezik, hogy ezek valaha egyetlen testet alkottak.
A Phobe, a legkülsõ hold ellenkezõ irányban kering, mint a többi. Az elsõ hold amit csillagászati fényképfelvételen fedeztek fel (1898-ban)

 

 
A Titán
5150 km-es átmérõjével a Naprendszer második legnagyobb holdja. A Szaturnusztól a holdak pályasugár szerinti sorrendjében a tizenötödik.
Szaturnusztól mért távolsága 1221830 km.
A Titán az egyetlen olyan hold a Naprendszerben, amelynek vastag légköre van. Légkörében fõként nitrogén (85 - 95%), argon (5 - 10%) és metán (1%) mutatható ki, és nyomokban szerves vegyületek, etán és etin. A Titán rejtõzködõ felülete mélyhûtött emléke lehet annak, hogyan alakulhatnak ki egyszerû gázokból fejlettebb szerves molekulák, melyek az élet elõfutárai. 
1980-ban a Voyager-1 mintegy 6500 km távolságban repült el a Titán mellett. Adatai szerint a felszíni légnyomás kb. 2-szer akkora, mint a Földön a tenger szintjén. A Titán felszínét valószínûleg folyékony metánból álló hatalmas óceánok borítják.
A Titán felerészt valószínûleg szilikátmagból áll, másik felének többségét pedig a vízbõl és metánjégbõl álló takaró alkotja. Talajmenti hõmérséklete kb. 95 K, légköri nyomása pedig másfélszerese a földiének.
A Titánt már egészen kicsi távcsõvel is meg lehet figyelni. Ezért fedezhette fel Huygens már 1655-ben.
 A Dione 
a Szaturnusz tizenkettedik ismert holdja,
a Szaturnusztól mért távolsága 377 400 km , átmérõje 1120 km .
(A Tethys nála csak alig kisebb. )
Cassini fedezte fel 1684-ben.

A Dione sûrûsége 1,43 g/cm3, amivel a legnagyobb
sûrûségû Szaturnusz hold.

 A Rhea a Szaturnusz tizennegyedik ismert holdja, és a második legnagyobb. Szaturnusztól mért távolsága 527040 km, átmérõje 1530 km. Cassini fedezte fel 1672-ben.
 A Mimas
a Szaturnusz hetedik holdja, Szaturnusztól mért távolsága 185 520 km,
átmérõje 392 km. Herschel fedezte fel 1789-ben.
F
elszínén óriási becsapódási kráter látható, melynek átmérõje 135 km, Herschellrõl nevezték el. A kráter átmérõje kiteszi a hold átmérõjének az egyharmadát. A sánc, amely a krátert körülveszi, csaknem 10 km magas, és középpontjában egy kb. 6 km magas hegycsúcs emelkedik. (Olyan mintha szeme lenne.) Feltûnõek rajta a kéregrepedések is.

 

 
A SZATURNUSZ ADATAI
 Tömeg
        A Föld tömegével kifejezve:
6,42*1023 kg 
95*Föld tömeg 
 Egyenlítõi sugár
        A Föld egyenlítõi sugarával:
60 268  km
9,42 
 Közepes sûrûség 0,7 g/cm3
 Naptól mért közepes távolság
         A Föld-Nap távolsággal kifejezve:
1 427 000 000 km
9,51
 Tengelyforgási idõ 10 óra 14 perc
 Keringési idõ 29,46 földi év 
 Közepes pályamenti sebesség: 9,6 km/sec
 A pálya excentricitása 0,056 
 Tengelyének dõlésszöge 26° 42'
 A pályasíknak az Ekliptikával bezárt szöge: 2,488° 
 Egyenlítõi nehézségi gyorsulás 9,1 m/sec2
 Egyenlítõi szökési sebesség 32,3 km/sec 
 Albedó (Fényvisszaverõ képesség) 0,41 
 Felszíni hõmérséklet - 180 °C 
 A légkör összetétele:
       Hidrogén 
       Hélium
       Metán

A légkör összetétele:
      97 % 
    3 % 
   0,05 %