Saturn
Základní charakteristika
SaturnSaturn – druhá největší planeta Sluneční soustavy. Je charakteristická dobře viditelným prstencem. Saturn je od Slunce desetkrát dále než Země, a proto je jeho teplota velmi nízká (−150 °C). Průměrná hustota planety 0,7 g·cm−3 je nejnižší z celé sluneční soustavy, dokonce nižší než hustota vody. Saturn patří k obřím planetám. Oběhne Slunce za 30 let, kolem vlastní osy se otočí za pouhých 10 hodin. Rychlá rotace způsobuje vznik pásů. V atmosféře jsou pozorovány velké žluté či bílé skvrny. Atmosféra je tvořena oblaky čpavku, vodíkem a heliem. V nitru je snad malé jádro z křemičitanů obklopené kovovým vodíkem. Vítr v atmosféře dosahuje rychlosti až 1 800 km/h. Magnetické pole má dipólový charakter s osou téměř rovnoběžnou s rotační osou. je v pořadí šestou planetou od Slunce a druhou největší planetou Sluneční soustavy. Je charakteristický svým dobře viditelným prstencem. Saturn je od Slunce desetkrát dále než Země, a proto je jeho teplota velmi nízká (–150 °C). Průměrná hustota planety je nejnižší z celé Sluneční soustavy, dokonce nižší než hustota vody. Saturn oběhne Slunce za 30 pozemských let, ale kolem vlastní osy se otočí za pouhých 10 hodin. Tato rychlá a navíc diferenciální rotace způsobuje obdobně jako na Jupiteru vznik pásů. V atmosféře jsou někdy pozorovány velké žluté či bílé skvrny (Velká bílá skvrna – 1990). Atmosféra je tvořena převážně vodíkem a heliem, s oblaky čpavku. V nitru je snad malé jádro z křemičitanů železa obklopené kovovým vodíkem. Vítr v atmosféře dosahuje rychlosti až 1 800 km/h. Jako všichni obři má i tato planeta dobře vyvinutou magnetosféru. Magnetické pole je slabší než u Jupiteru, má dipólový charakter s osou téměř rovnoběžnou s rotační osou. Dipólový moment je 35× menší než u Jupiteru, ale 575× větší než u Země. Na Saturnu byly zaznamenány bouřkové aktivity. Saturn vydává gravitační kontrakcí dvojnásobek energie, kterou přijímá od Slunce. Poprvé obletěla Saturn sonda Pioneer 11 v roce 1979. Podrobné snímky prstenců a některých měsíců pořídily sondy Voyager 1 v roce 1980 a Voyager 2 v roce 1981. Od roku 2004 do roku 2017 byla u Saturnu sonda Cassini (NASA) s pouzdrem Huygens (ESA), které přistálo na Titanu počátkem roku 2005.
Kompozitní snímek Saturnu s polární září. Podklad byl pořízen ve vizuálním oboru kamerou ACSACS – Advanced Camera for Surveys, přístroj umístěný na HST při třetí servisní misi v březnu 2002 namísto starší kamery FOC. ACS má ostřejší obraz, širší zorné pole (202″×202″) a větší vlnový rozsah (blízké IR, V, celé UV) než WFPC2. Přístroj je složen ze širokoúhlé kamery, kamery s vysokým rozlišením a z kamery pro pozorování Slunce. V roce 2007 kamera selhala. Opravena byla při poslední servisní misi v roce 2009. na Hubblově vesmírném dalekohleduHST (Hubble Space Telescope) – Hubblův vesmírný dalekohled. Největší dalekohled na oběžné dráze kolem Země, kde byl v roce 1990 umístěn do výšky 614 km. Průměr primárního zrcadla je 2,4 m. Z hlediska kosmologie je zajímavý HST Key Project (klíčový projekt HST), který v roce 1999 posloužil k prvnímu přesnému určení Hubbleovy konstanty. V lednu 2004 NASA zrušila servisní mise k tomuto unikátnímu přístroji, nicméně v roce 2006 bylo rozhodnuto o poslední servisní misi, která měla proběhnout v roce 2008. Mise byla kvůli závadě na dalekohledu odložena a uskutečnila se v květnu 2009. v roce 2004. Polární záře byla vyfotografována v ultrafialovém oboru přístrojem STISSTIS – Space Telescope Imaging Spectrograph, výkonný mnohaúčelový spektrograf na HST, pracuje od UV po IR obor. byl nainstalován při druhé servisní misi v roce 1997. V roce 2004 došlo k poruše přístroje. Opraven byl při 4. servisní misi.. Na snímku je dobře patrné Cassiniho dělení – tmavá oblast v Saturnových prstencích. Zdroj: NASA/ESA/HST.
Saturnovy prstence v nepravých barvách byly vyfotografovány v mikrovlnném oboru sondou Cassini na vlnových délkách 1; 3,5 a 13 cm. Purpurová barva vyznačuje oblasti s kamínky většími než 5 centimetrů, naopak zelená oblasti s částicemi menšími než centimetr. Bílý střed Saturnova prstence B je oblast s extrémně velkou hustotou částic, kde nebylo možné jejich velikost dopočítat. Zdroj: NASA 2005.
Saturn má soustavu prstenců, z nichž tři hlavní jsou viditelné velkými dalekohledy. Přestože jsou prstence široké několik desítek tisíc kilometrů, jejich tloušťka je jen pár stovek metrů, maximálně kilometr. Prstence tvoří drobné částice, patrně ledem obalené kousky hornin o velikosti od několika centimetrů po desítky metrů. Historicky byly jasné prstence značeny písmeny A, B, C a D směrem zvnějšku k povrchu. Později přibyly další slabé prstence vně prstence A, postupně jsou označeny F, G a E. Pořadí prstenců od povrchu planety tedy je D, C, B, A, F, G, E. V prstenci B byly nalezeny radiální struktury (loukotě). Ukázalo se, že jde o levitující nabitý prach držený elektromagneticky. Prstenec F je složen z několika propletených prstenců gravitačně ovlivňovaných tzv. „pastýřskými" měsíci. Předpokládáme, že planetární prstence vznikly roztrháním některých měsíců. Mohlo k tomu dojít buď dopadem komet a meteoroidů, nebo slapovými silami mateřské planety působícími na měsíce s nestabilními dráhami. Čím blíže je měsíc k planetě, tím větší je rozdíl gravitačního působení na přivrácenou a odvrácenou stranu měsíce. Po překročení určité vzdálenosti rozdíl sil běžnou horninu roztrhá.
Saturn má velmi bohatou soustavu měsíců, 62 (v roce 2017) je potvrzených a existují další kandidáti s rozměry menšími než 50 kilometrů. Některá z těchto těles nemají dosud jména, nejmenší měsíce mají zcela nepravidelný tvar. Měsíc Phoebe obíhá planetu v opačném směru (retrográdně) a je pravděpodobně zachycenou planetkou. Měsíc Titan je největší Saturnův měsíc a s průměrem 5 150 km je větší než planeta Merkur. Má hustou atmosféru, v níž převažuje dusík s trochou metanu. Tlak atmosféry na povrchu je 1,5 atm (má tedy atmosféru hustší než Země), teplota na povrchu je kolem −180 °C. Tyto hodnoty nevylučují možnost primitivních forem života. Na Titanu přistálo v roce 2005 pouzdro Huygens. Na měsíci Enceladus probíhá tektonická činnost. O jeho geologické aktivitě svědčí světlé zabarvení povrchu s různými kaňony a průrvami i detekované gejzíry vody. Na měsíci Mimas je obrovský kráter způsobený impaktem, který málem měsíc roztrhl. Měsíc Hyperion se na své dráze namísto rotace chaoticky převaluje díky gravitační vazbě s Titanem. Některé měsíce (Iapetus, Pan a Atlas) jsou charakteristické ovníkovým hřebenem. Přes deset měsíců bylo objeveno ze Země systémem adaptivní optiky dalekohledy umístěnými na hoře Mauna Kea na Havajských ostrovech.
Některé Saturnovy měsíce. Titan je největší měsíc Sluneční soustavy (průměr 5 151 km). Je větší než Merkur a má hustou atmosféru. Enceladus (průměr 594 km) má podpovrchový oceán vody, z něhož tryskají do výšky mohutné gejzíry. Hyperion (180×133×103 km) připomíná pórovitou houbu a má nepravidelný tvar. Mimas (průměr 396 km) má na povrchu obří kráter o průměru 130 km. Poslední dva měsíce Iapetus (průměr 1 469 km) a Pan (34×31×21 km) mají charakteristické rovníkové hřbety nejasného původu, Zdroj: Cassini.
Vnitřní část magnetosféry Saturnu
Saturn má výrazně menší magnetosféru než Jupiter (asi 20 % velikosti). Struktura magnetického pole je relativně jednoduchá a připomíná zvětšeninu magnetosféry naší Země. V blízkosti planety má pole téměř ideální dipólový charakter. Plazma uvnitř magnetosféry zaujímá spolu s radiačními pásy oblast rozsáhlého toru, jehož vnitřní část je ukončena prstenci A, B a C, které absorbují veškeré částice z této oblasti. Součástí vnitřního toru jsou měsíce Mimas, Enceladus, Tethys a Dione. Koncentrace nabitých částic dosahuje až 3 000 v jednom cm3. Plazmosféra včetně radiačních pásů interaguje s měsíci obíhajícími v této oblasti. Měsíce vychytávají nabité částice a vytvářejí v rozdělení koncentrace částic v radiálním směru charakteristická minima. Vnější část toru je rozprostřena kolem dráhy měsíce Rhea a zasahuje až k dráze Titanu, kde již převažují neutrální částice.
| Základní parametry Saturnu | |
|---|---|
| hmotnost | 5,68×1026 kg |
| průměr | 116 464 km |
| průměrná hustota | 0,69 g/cm3 |
| teplota | −150 °C (svrchní oblačná vrstva) |
| geometrické albedo | 0,50 |
| doba otočení kolem osy | 10h 33min |
| doba oběhu kolem Slunce | 29,46 roku |
| průměrná oběžná rychlost | 9,7 km/s |
| střední vzdálenost od Slunce | 1 429×106 km |
| excentricita dráhy | 0,056 |
| inklinace | 2,49° |
| počet měsíců | 82 (rok 2019) |
| magnetické pole na rovníku | 21 μT |
| magnetický dipólový moment | 4,6×1018 Tm3 |
| vybočení dipólu ze středu | 5 % |
| sklon rotační osy | 26,73° |
| složení | H2 96 %, He 3 %, CH4 0,4 % |
| tlak atmosféry | 0,5 až 2 bar (svrchní oblačná vrstva) |
Saturnovy měsíce a prstence. Na horním panelu jsou velikosti měsíců ve správném měřítku až na Pan, Atlas, Telesto, Calypso a Helene. Tyto měsíce jsou pětinásobně zvětšeny, aby byl patrný jejich nepravidelný tvar. Zdroj: NASA.
Některá důležitá data
| Důležitá data | |
|---|---|
| −700 | Asyřané se o Saturnu zmiňují jako o hvězdě Ninib. |
| 1610 | Galileo Galilei pozoruje Saturn vlastnoručně zkonstruovaným dalekohledem. Prstence mu splývají a ve svých záznamech hovoří o trojité planetě nebo o planetě s rameny. |
| 1655 | Christian Huygens objevuje Titan. |
| 1659 | Christian Huygens zjišťuje, že „ramena“ popisovaná Galileem se nedotýjkají planety, ale obklopují ji. Objevuje tak Saturnovy prstence. |
| 1675 | Italský astronom Jean-Dominique Cassini objevuje dělení prstenců – mezeru mezi prstenci A a B.. |
| 1979 | Průlet sondy Pioneer 11. Objevuje dva slabé vnější prstence a silné magnetické pole planety. |
| 1980 | Voyager 1 fotografuje Saturn a Titan. |
| 1981 | Voyager 2 prolétá kolem Saturnu. |
| 1989 | Objev chaotické rotace Hyperionu. |
| 1990 | Je objeven pastýřský měsíc Pan, který gravitačně silně interaguje s prstencem a udržuje Enckeho dělení prázdné. |
| 2004 | Přílet sondy Cassini–Huygens, začíná intenzívní výzkum Saturnu. |
| 2005 | Přistání pouzdra Huygens na měsíci Titan. |
| 2006 | Na severním pólu objevena šestiúhelníková konfigurace oblaků. |
| 2008 | Objev obřích tryskajících gejzírů na Enceladu. |
| 2010 | Znovuobjevení Saturnova bílého oblaku – obřího atmosférického útvaru objevujícího se každých třicet roků. |
| 2019 | Objev dalších 19 měsíců, většina ze severské skupiny na retrofgrádní dráze. |
Šestiúhelníkový vír na severním pólu Saturnu. Zdroj: NASA/Cassini.
Další zdroje
Jakub Rozehnal: Cassini – představení začíná; (AB 34/2004)
Radek Oborný, Lukáš Turek: Cassini – mise k Saturnu vrcholí; (AB 04/2005)
David Břeň: Atmosféra Saturnových prstenců?; (AB 39/2005)
Ivan Havlíček: Saturnův svět v různých měřítkách; (AB 02/2007)
Jan Pacák: Titan, největší měsíc Saturnu; (AB 32/2007)
Ivan Havlíček: Gejzíry na Enceladu; (AB 16/2008)
Jakub Rozehnal: Model planetární migrace; (AB 13/2009)
Jaroslava Losová, David Maňas: Enceladus; (AB 11/2010)
Ivan Havlíček: Titánské počasí; (AB 16/2011)
Petr Kulhánek: Návraty k Hyperionu; (AB 38/2011)
Jiřina Scholtzová: Záhada šestiúhelníku na Saturnu; (AB 05/2012)
Ivan Havlíček: Saturn sice naposledy, zato ale hodně zblízka; (AB 09/2017)
