Saturno

Saturno è uno sferoide oblato, il che significa che è appiattito ai poli, e si gonfia intorno al suo equatore. Il diametro equatoriale del pianeta è di 120.536 km (74.898 mi), mentre il diametro polare (la distanza dal polo nord al polo sud) è di 108.728 km (67.560 mi); una differenza del 9%. Saturno ha una forma appiattita a causa della sua rotazione molto veloce, una volta ogni 10,8 ore.

Saturno è l'unico pianeta del Sistema Solare meno denso dell'acqua. Anche se il nucleo del pianeta è molto denso, ha un'atmosfera gassosa, quindi la densità media specifica del pianeta è di 0,69 g/cm3. Ciò significa che se Saturno potesse essere collocato in una grande pozza d'acqua, galleggerebbe.

Atmosfera

La parte esterna dell'atmosfera di Saturno è composta da circa il 96% di idrogeno, 3% di elio, 0,4% di metano e 0,01% di ammoniaca. Ci sono anche quantità molto piccole di acetilene, etano e fosfina.

Le nuvole di Saturno mostrano un motivo a bande, come le bande di nuvole viste su Giove. Le nubi di Saturno sono molto più deboli e le bande sono più larghe all'equatore. Lo strato di nubi più basse di Saturno è costituito da ghiaccio d'acqua, ed è spesso circa 10 km (6 mi). La temperatura qui è abbastanza bassa, a 250 K (-10°F, -23°C). Tuttavia gli scienziati non sono d'accordo su questo. Lo strato soprastante, spesso circa 77 km (48 mi), è costituito da ghiaccio di idrosolfuro di ammonio, e sopra c'è uno strato di nubi di ghiaccio di ammoniaca di 80 km (50 mi) di spessore. Lo strato più alto è costituito da idrogeno e gas di elio, che si estende tra i 200 km (124 mi) e i 270 km (168 mi) sopra le cime delle nubi d'acqua. Le aurore sono anche note per formarsi in Saturno nella mesosfera. La temperatura alle cime delle nubi di Saturno è estremamente bassa, a 98 K (-283 °F, -175 °C). Le temperature negli strati interni sono molto più alte di quelle esterne a causa del calore prodotto dall'interno di Saturno. I venti di Saturno sono tra i più veloci del Sistema Solare, raggiungendo i 1.800 km/h (1.118 mph), dieci volte più veloci dei venti della Terra.

Tempeste e macchie

L'atmosfera di Saturno è nota anche per formare nuvole di forma ovale, simili alle macchie più chiare che si vedono in Giove. Queste macchie ovali sono tempeste cicloniche, le stesse che si vedono sulla Terra. Nel 1990, il telescopio spaziale Hubble ha trovato una nube bianca molto grande vicino all'equatore di Saturno. Tempeste come quella del 1990 erano conosciute come Grandi Macchie Bianche. Queste tempeste uniche esistono solo per un breve periodo di tempo e si verificano solo ogni 30 anni circa sulla Terra, al momento del solstizio d'estate nell'emisfero settentrionale. I grandi punti bianchi sono stati trovati anche nel 1876, 1903, 1933 e 1960. Se questo ciclo continua, nel 2020 circa si formerà un'altra tempesta.

La navicella Voyager1 ha trovato un modello di nube esagonale vicino al polo nord di Saturno a circa 78°N. La sonda Cassini-Huygens lo ha confermato nel 2006. A differenza del polo nord, il polo sud non mostra alcuna caratteristica di nube esagonale. La sonda ha anche scoperto una tempesta simile a un uragano bloccata al polo sud che mostrava chiaramente un muro oculare. Fino a questa scoperta, i muri oculari erano stati visti solo sulla Terra.

Interno

L'interno di Saturno è simile a quello di Giove. Ha al centro un piccolo nucleo roccioso delle dimensioni della Terra. È molto caldo; la sua temperatura raggiunge i 15.000 K (26.540 °F (14.727 °C)). Saturno è così caldo che emette più energia termica nello spazio di quanta ne riceva dal Sole. Sopra di esso si trova uno strato più spesso di idrogeno metallico, profondo circa 30.000 km (18.641 mi). Sopra quello strato c'è una regione di idrogeno liquido ed elio. Il nucleo è pesante, con una massa da 9 a 22 volte superiore a quella del nucleo terrestre.

Campo magnetico

Saturno ha un campo magnetico naturale più debole di quello di Giove. Come quello terrestre, il campo di Saturno è un dipolo magnetico. Il campo di Saturno è unico in quanto è perfettamente simmetrico, a differenza di qualsiasi altro pianeta conosciuto. Ciò significa che il campo è esattamente in linea con l'asse del pianeta. Saturno genera onde radio, ma sono troppo deboli per essere rilevate dalla Terra. La luna Titano orbita nella parte esterna del campo magnetico di Saturno ed emette plasma al campo dalle particelle ionizzate nell'atmosfera di Titano.

La distanza media di Saturno dal Sole è di oltre 1.400.000.000.000 km (869.000.000.000 mi), circa nove volte la distanza dalla Terra al Sole. Ci vogliono 10.759 giorni, o circa 29,8 anni, perché Saturno orbita intorno al Sole. Questo è noto come periodo orbitale di Saturno.

Il Voyager 1 ha misurato la rotazione di Saturno come 10 ore 14 minuti all'equatore, 10 ore 40 minuti più vicino ai poli e 10 ore 39 minuti 24 secondi per l'interno del pianeta. Questo è noto come il suo periodo di rotazione.

Cassini ha misurato la rotazione di Saturno come 10 ore 45 minuti 45 secondi ± 36 secondi. Si tratta di circa sei minuti, o l'uno per cento in più del periodo di rotazione radio misurato dalle navicelle Voyager 1 e Voyager 2, che hanno volato su Saturno nel 1980 e 1981.

Il periodo di rotazione di Saturno è calcolato dalla velocità di rotazione delle onde radio emesse dal pianeta. La navicella spaziale Cassini-Huygens ha scoperto che le onde radio hanno rallentato, suggerendo che il periodo di rotazione è aumentato. Poiché gli scienziati non pensano che la rotazione di Saturno stia effettivamente rallentando, la spiegazione può risiedere nel campo magnetico che causa le onde radio.

Saturno è noto soprattutto per i suoi anelli planetari, facilmente visibili con un telescopio. Ci sono sette anelli chiamati: A, B, C, C, D, D, E, F e G. Sono stati nominati nell'ordine in cui sono stati scoperti, che è diverso dal loro ordine dal pianeta. Dal pianeta gli anelli sono: D, C, B, B, A, A, F, G ed E.

Gli scienziati ritengono che gli anelli siano materiale rimasto dopo la rottura di una luna. Una nuova idea dice che si trattava di una luna molto grande, la maggior parte della quale si è schiantata sul pianeta. Questo ha lasciato una grande quantità di ghiaccio per formare gli anelli, e anche alcune delle lune, come Encelado, che si pensa siano fatte di ghiaccio.

Storia

Gli anelli furono scoperti per la prima volta da Galileo Galilei nel 1610, con il suo telescopio. A Galileo non sembravano anelli, così li chiamava "maniglie". Pensava che Saturno fossero tre pianeti separati che si toccavano quasi l'uno con l'altro. Nel 1612, quando gli anelli erano rivolti verso la Terra, gli anelli scomparvero, per poi riapparire di nuovo nel 1613, confondendo ulteriormente Galileo. Nel 1655, Christiaan Huygens fu il primo a riconoscere che Saturno era circondato da anelli. Utilizzando un telescopio molto più potente di quello di Galilei, egli notò che Saturno "è circondato da un anello sottile, piatto, che non si tocca da nessuna parte...". Nel 1675, Giovanni Domenico Cassini scoprì che gli anelli del pianeta erano in realtà costituiti da boccoli più piccoli con spazi vuoti. L'interstizio più grande fu in seguito denominato Divisione Cassini. Nel 1859, James Clerk Maxwell dimostrò che gli anelli non possono essere solidi, ma sono fatti di piccole particelle, ognuna delle quali orbita intorno a Saturno da sola, altrimenti diventerebbe instabile o si romperebbe. James Keeler studiò gli anelli usando uno spettroscopio nel 1895 che dimostrò la teoria di Maxwell.

Caratteristiche fisiche

Gli anelli vanno da 6.630 km (4.120 mi) a 120.700 km (75.000 mi) sopra l'equatore del pianeta. Come dimostrato da Maxwell, anche se gli anelli sembrano essere solidi e ininterrotti se visti dall'alto, gli anelli sono fatti di piccole particelle di roccia e ghiaccio. Sono spessi solo circa 10 m (33 ft); fatti di roccia di silice, ossido di ferro e particelle di ghiaccio. Le particelle più piccole sono solo granelli di polvere, mentre le più grandi hanno le dimensioni di una casa. Anche gli anelli C e D sembrano avere una "onda", come le onde nell'acqua. Queste grandi onde sono alte 500 m (1.640 piedi), ma si muovono solo lentamente a circa 250 m (820 piedi) ogni giorno. Alcuni scienziati ritengono che l'onda sia causata dalle lune di Saturno. Un'altra idea è che le onde siano state create da una cometa che ha colpito Saturno nel 1983 o 1984.

Le lacune più grandi negli anelli sono la Divisione Cassini e la Divisione Encke, entrambe visibili dalla Terra. La Divisione Cassini è la più grande, con una larghezza di 4.800 km (2.983 mi). Tuttavia, quando le navicelle spaziali Voyager visitarono Saturno nel 1980, scoprirono che gli anelli sono una struttura complessa, fatta di migliaia di sottili spazi vuoti e boccoli. Gli scienziati ritengono che ciò sia causato dalla forza gravitazionale di alcune delle lune di Saturno. La minuscola luna Pan orbita all'interno degli anelli di Saturno, creando uno spazio vuoto all'interno degli anelli. Altri boccoli mantengono la loro struttura grazie alla forza gravitazionale dei satelliti dei pastori, come Prometeo e Pandora. Altri spazi vuoti si formano a causa della forza gravitazionale di una grande luna più lontana. Il Mimas lunare è responsabile di eliminare la lacuna Cassini.

Recenti dati della navicella Cassini hanno dimostrato che gli anelli hanno una loro atmosfera, libera dall'atmosfera del pianeta. L'atmosfera degli anelli è fatta di gas di ossigeno, e si produce quando la luce ultravioletta del Sole rompe il ghiaccio d'acqua negli anelli. Si verifica anche una reazione chimica tra la luce ultravioletta e le molecole d'acqua, creando idrogeno gassoso. Le atmosfere di ossigeno e idrogeno intorno agli anelli sono molto distanziate. Oltre all'ossigeno e all'idrogeno gassoso, gli anelli hanno un'atmosfera sottile fatta di idrossido. Questo anione è stato scoperto dal telescopio spaziale Hubble.

Raggi

La sonda spaziale Voyager ha scoperto elementi a forma di raggi, chiamati raggi. Questi sono stati visti anche in seguito dal telescopio Hubble. La sonda Cassini ha fotografato i raggi nel 2005. Sono visti come scuri quando sono sotto la luce del sole, e appaiono chiari quando sono contro il lato non illuminato. All'inizio si pensava che i raggi fossero fatti di microscopiche particelle di polvere, ma nuove prove mostrano che sono fatti di ghiaccio. Ruotano contemporaneamente con la magnetosfera del pianeta, quindi si ritiene che abbiano una connessione con l'elettromagnetismo. Tuttavia, ciò che provoca la formazione dei raggi è ancora sconosciuto. Sembrano essere stagionali, scompaiono durante il solstizio e ricompaiono durante l'equinozio.

Saturno ha 53 lune nominate, e altre nove che sono ancora in fase di studio. Molte delle lune sono molto piccole: 33 sono meno di 10 km (6 mi) di diametro e 13 lune sono meno di 50 km (31 mi). Sette lune sono abbastanza grandi da essere una sfera quasi perfetta causata dalla loro stessa gravitazione. Queste lune sono Titano, Rea, Iapetus, Dione, Teti, Encelado e Mimas. Titano è la luna più grande, più grande del pianeta Mercurio, ed è l'unica luna del sistema solare ad avere un'atmosfera densa e densa. Hyperion e Phoebe sono le lune successive più grandi, più grandi di 200 km (124 miglia) di diametro.

Nel dicembre 2004 e nel gennaio 2005 un satellite artificiale chiamato sonda Cassini-Huygens ha scattato molte foto ravvicinate di Titano. Una parte di questo satellite, nota come sonda Huygens, è poi atterrata su Titano. Prende il nome dall'astronomo olandese Christiaan Huygens ed è stata la prima sonda spaziale ad atterrare nel sistema solare esterno. La sonda era stata progettata per galleggiare nel caso in cui fosse atterrata in un liquido. Encelado, la sesta luna più grande, ha un diametro di circa 500 km (311 mi). È uno dei pochi oggetti del sistema solare esterno che mostra l'attività vulcanica. Nel 2011, gli scienziati hanno scoperto un collegamento elettrico tra Saturno ed Encelado. Questo è causato da particelle ionizzate provenienti da vulcani della piccola luna che interagiscono con i campi magnetici di Saturno. Interazioni simili causano l'aurora boreale sulla Terra.

Saturno fu esplorato per la prima volta dalla navicella spaziale Pioneer 11 nel settembre 1979. Ha volato fino a 20.000 km (12.427 miglia) sopra le nubi del pianeta. Ha scattato fotografie del pianeta e di alcune delle sue lune, ma a bassa risoluzione. Ha scoperto un nuovo anello sottile chiamato anello F. Ha anche scoperto che gli spazi vuoti dell'anello scuro appaiono luminosi quando sono visti verso il Sole, il che dimostra che gli spazi vuoti non sono vuoti di materiale. La navicella spaziale ha misurato la temperatura del Titano lunare.

Nel novembre 1980, Voyager 1 ha visitato Saturno e ha scattato fotografie ad alta risoluzione del pianeta, degli anelli e delle lune. Queste foto sono state in grado di mostrare le caratteristiche della superficie delle lune. Il Voyager 1 si avvicinò a Titano e ottenne molte informazioni sulla sua atmosfera. Nell'agosto 1981, il Voyager 2 continuò a studiare il pianeta. Le foto scattate dalla sonda spaziale hanno mostrato che stavano avvenendo cambiamenti negli anelli e nell'atmosfera. Le navicelle spaziali Voyager scoprirono un certo numero di lune in orbita vicino agli anelli di Saturno, oltre a scoprire nuove lacune negli anelli.

Il 1° luglio 2004 la sonda Cassini-Huygens è entrata in orbita attorno a Saturno. Prima di allora, ha volato vicino a Phoebe, scattando foto ad altissima risoluzione della sua superficie e raccogliendo dati. Il 25 dicembre 2004 la sonda Huygens si è separata dalla sonda Cassini prima di scendere verso la superficie di Titano e vi è atterrata il 14 gennaio 2005. È atterrata su una superficie asciutta, ma ha scoperto che sulla luna esistono grandi corpi di liquido. La sonda Cassini ha continuato a raccogliere dati da Titano e da alcune delle lune ghiacciate. Ha trovato prove che la luna Encelado aveva acqua che eruttava dai suoi geyser. Cassini ha anche dimostrato, nel luglio 2006, che Titano aveva laghi di idrocarburi, situati vicino al suo polo nord. Nel marzo 2007 ha scoperto un grande lago di idrocarburi delle dimensioni del Mar Caspio vicino al suo polo nord.

Cassini ha osservato i fulmini che si verificano a Saturno dall'inizio del 2005. La potenza del fulmine è stata misurata per essere 1.000 volte più potente dei fulmini sulla Terra. Gli astronomi ritengono che il fulmine osservato a Saturno sia il più forte mai visto.

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