Saturn (Planéit)

De Saturn (planetaresch Symbol: ) ass vun der Sonn aus gesinn de sechste Planéit vum Sonnesystem a mat engem Equatorduerchmiesser vun zirka 120.500 Kilometer (9,5-fachen Äerdduerchmiesser) nom Jupiter den zweetgréissten. Mat 95 Äerdmassen huet hien awer nëmmen 30 % vun der Jupitermass. Wéinst senge Réng, déi ee schonn a klengen Teleskope gesäit gëtt hien dacks och de Rankplanéit genannt.

**Saturn**
Eegenschafte vum Orbit (Epoch J2000.0)
De Saturn an natierleche Faarwen, Foto vun der Raumsond Cassini aus einer Distanz vu 6,3 Millioune km.
Grouss Hallefachs	9.5826
Exzentrizitéit	0,05648
Perihel	9,0412
Aphel	10,1238
Bunnschréi	2,484 Grad
Ëmlafdauer	29,457 d
Oppositiounsintervall	378,09 d
Ëmlafvitess	9,69 km/s
Klengsten Ofstand zur Äerd	7,991 AE
Gréissten Ofstand zur Äerd	11,086 AE
Equatorduerchmiesser	120.536 km

Polduerchmiesser	108.728 km
Mass	≈95 Äerdmassen 5,685 · 10²⁶
Haaptbestanddeeler = Waasserstoff (H₂): 96,3 ± 2,4 % Helium: 3,25 ± 2,4 % Methan: 0,45 ± 0,2 % Ammoniak: 0,026 ± 0,004 %
Dicht	0,687 g/cm3
Fluchtvitess	35,5 km/s
Rotatiounsperiod	10 h 33 min s
Achseschréi	26,73°
Albedo	0,47
Maximal Visuell Hellegkeet	− 0,45^m ^[1]
Temperatur	134 K (−139°C)
Verglach tëscht der Äerd an dem Saturn.

De Saturn huet eng duerchschnëttlech Distanz zu der Sonn vun zirka 1,43 Milliarde Kilometer, seng Bunn verleeft tëscht där vum Jupiter an dem sonnewäitste Paneit, demUranus. Hien ass dee baussenzege Planéit, deen och mat bloussem A nach ze gesinn ass, a war dofir scho Joerdausende virun der Erfindung vum Teleskop bekannt.

Et ass ee Gasplanéit, deem seng ënnersicht iewescht Schichten zu ronn 96 % aus Waasserstoff bestinn, an dee vun alle Planéiten aus dem Sonnesystem déi mannst mëttel Dicht (ongeféier 0,69 g/cm³) huet. Vun den anere Planéiten hieft sech de Saturn duerch seng besonnesch markéiert a scho laang bekannt Réng of, déi zu groussen Deeler aus Waasseräis a Gestengs bestinn.

Säi visuelle Wénkelduerchmiesser läit jee no Äerddistanz tëscht 15″ an 20″, aner Réng tëscht 37″ an 46″. Déi sougenannt Equatorsträife vun de Wollekeschichte vum Saturn si manner däitlech wéi beim Jupiter, wat warscheinlech mat enger héichgelagerter Donstschicht zesummenhänkt.

Bis zum Joresenn 2009 goufen 62 Saturnmonden entdeckt. Dee mat Ofstand gréissten dovun ass den Titan mat 5.150 Kilometer Duerchmiesser.

De Planéit krut säin Numm nom réimesche Gott vum Räichtum an Ertrag, dem Saturn. Säin astronomescht Symbol ♄ representéiert d'stiliséiert d'Séissel vum Gott.

Méi Informatioun doriwwer am Artikel: Lëscht vun de Saturnmounden.

Ëmlafbunn a Rotatioun

Ëmlafbunn

De Saturn leeft op enger bal ronner Ëmlafbunn mat enger Exzentrizitéit vun 0,054 ëm d'Sonn. Säi sonnenooste Punkt, de Perihel, läit bei 9,04 AE an de sonnewäitsten, den Aphel, bei 10,12 AE. Seng Ëmlafbunn steet mat 2,48° liicht schréi zur Ekliptik. Weider Bunndate sinn d'Längt vum opklammende Knuet mat 113,72°, d'Längt vum Perihel mat 92,43° an déi mëttel Anomalie mat 49,94° zu der Epoch J2000.0. Fir en Ëmlaf ëm d'Sonn brauch de Saturn ongeféier 29 Joer an 166 Deeg.

Rotatioun

Den Equatorplang vum Saturn steet 26,73° schréi zur d'Ekliptik. Hie rotéiert net wéi e feste Kierper, mä huet als Gasplanéit eng differentiell Rotatioun: D'Equatorregioune rotéiere méi séier (eng Rotatioun an 10 Stonnen, 13 Minutten an 59 Sekonnen) wéi d'Polregiounen (10 Stonnen, 39 Minutten an 22 Sekonnen). D'Equatorregioune ginn als "System I", d'Polregiounen als "System II“ bezeechent. Aus Miessunge vum Saturnmagnéitfeld mat Raumsonde gouf fir de Saturnzentrum eng nach eppes méi lues Rotatiounsperiod vun 10 Stonnen, 47 Minutten a 6 Sekonnen ofgeleet.

Duerch nei, kombinéiert Auswäertunge vu Moossdaten, déi d'Raumsonde Pioneer 11, Voyager 1 an 2 souwéi Cassini-Huygens vun der Schwéierkraaft, d'Wandvitessen a mëttel Radio-Okkultatiounen geliwwert hunn, sinn zwéin amerikanesch Wëssenschaftler 2007 zum Resultat komm, datt de Saturnkär eng Ëmdréiung an 10 Stonnen, 32 Minutten a 35 Sekonne mécht a sou ëm siwe Minutten méi séier ass, wéi bis elo geduecht.^[2] Deemno misst de Kär méi kleng si wéi ugeholl. A Betruecht op d'Genesis vum Gasplanéit kéint dat fir d'Scheiwen-Instabilitéits-Hypothees spriechen. No där Hypothees ass de Saturn aus enger Verdichtung bei engem Kollaps vun der protoplanetarer Scheif entstanen. Fréier gouf meeschtens d'Kär-Aggregatiouns-Hypothees als Genesismodell ugeholl, no där de Saturn aus engem Kär vun iwwer zéng Äerdmassen entstanen ass. Am leschte Modell hätt sech de Kär fir d'éischt aus feste Bestanddeeler vu Gas- a Stëbsscheiwe gesammelt an eréischt dono de Gas aus senger Ëmgéigend ugezunn.^[3]

Ufanks 2019 gouf eng verbessert Miessung vun der Rotatiounsvitess vum Saturn publizéiert, déi och aus Date vun der Cassini-Missioun ofgeleet konnt ginn. No där rotéiert de Planéit an zéng Stunden, 33 Minutten an 38 Sekonnen eemol ëm seng eegen Achs.^[4]^,^[5]

D'Prezessiounsperiod vun der Saturnachs läit no enger Modellrechnung an Observatioune vun der Rankfläch an enger Gréisstenuerdnung vun zwou Millioune Joer.^[6]

Physikalesch Eegenschaften

De Saturn gehéiert zu de sougenannte Gasrisen. Mat enggem Duerchmiesser vu gutt 120.000 km ass hie nom Jupiter den zweetgréisste Planéit vum Sonnesystem. Obwuel säi Volumen 58 % vum Jupitervolumen entsprécht, ass seng Mass manner wéi en Drëttel vun der Jupitermass (ongeféier 95 Äerdmassen). De Saturn huet dofir eng ganz niddreg mëttel Dicht vun nëmmen 0,687 g/cm³. Am Duerchschnëtt ass säi Material also méi liicht wéi Waasser ënner Normalbedingungen, wat fir keen anere Planéit vum Sonnesystem zoutrëfft.

D'Temperatur ass bei 1 bar Atmosphärendrock (dat gëtt bei Gasplanéiten allgemeng als "Uewerfläch" definéiert) 134 K (−139 °C) a bei 0,1 bar Drock 84 K (−189 °C).

Iewescht Schichten

Seng Atmosphär huet wéi déi vum Jupiter haaptsächlech Waasserstoff an Helium, awer an enger anerer Zesummesetzung. De Waasserstoffdeel ass mat ronn 93 % vun der Mass däitlech méi héich, den Heliumdeel mat nëmme knapps 7 % entspriechend gerénger. Desweidere komme Spuere vu Methan, Ammoniak an anere Gase vir.

Wärend d'Atmosphär vum Jupiter d'Elementer Waasserstoff an Helium am selwechte Verhältnes wéi d'Sonn huet, ass den Heliumdeel beim Saturn vill méi kleng. An der éischter detailaarmer, gielzeg-bronger Wollekendecke sinn haaptsächlech gefrueren Ammoniakkristaller.

Zentralen Opbau

Schemateschen Opbau vum Saturn

D'Atmosphär, déi wéi beim Jupiter haaptsächlech aus Waasserstoff besteet, geet mat zouhuelender Déift wéinst dem héijen Drock schrëttweis vum gasfërmegen an de flëssegen Zoustand iwwer. Et existéiert awer keng definéiert Uewerfläch, well den Drock an den Déifte vun der Atmosphär déi Säit vum kritesche Punkt uklëmmt an ënner dëse Bedéngungen eng Ënnerscheedung tëscht Gas a Flëssegkeeet net méi méiglech ass. Weider an der Déift geet de Waasserstoff schliisslech a seng metallesch Form iwwer. Dës Schichten hunn awer am Géigesaz zum Jupiter wéinst der méi klenger Mass aner Mächtegkeetsverhältnesser. Sou fänkt am Saturn déi metallesch Schicht eréischt bei 0,47 Saturnradien (Jupiter: 0,77 Jupiterradien) un. Ënner dëser Schicht läit e Gestengskär (méi genee: Äis-Silikat-Kär), fir de Modellrechnungen eng Mass vun zirka 16 Äerdmassen erginn. Domat huet de Saturnkär e Massundeel vun 25 %, déi vum Jupiter nëmme 4 %. Den Zentrum vum Gestengskär ass gliddeg waarm, hei ass eng Temperatur vun 12.000 Kelvin. Als Grond dofir gëtt ënner anerem de Kelvin-Helmholtz-Mechanismus ugeholl, eng méi lues gravitatiounsbedéngte Kompressioun. Doduerch stralt de Saturn 2,3-mol sou vill Energie of, wéi hie vun der Sonn kritt.^[7]

Wieder

D'Wolleken, déi an der Atmosphär vum Saturn ze gesi sinn, bestinn virun allem aus kristalliséiertem Ammoniak. De Saturn huet op d'mannst zwou Wollekeschichten. Déi iewescht verdeckt déi ënnescht, woubäi déi lescht nëmmen am infraroude Beräich ze gesinn ass, well de Saturn Wäermt aus sengem Kär ofstralt. Déi iewescht Wollekeschicht vum Saturn reflektéiert d'Liicht vun der Sonn, wouduerch si gutt observéiert ka ginn, ausserdeem weist si méi graff Strukturen op wéi déi ënnescht Schicht.

Hexagon um Nordpol (5 µm-Infraroutfoto wärend der Polarnuecht)

De Nordpol ass de Mëttelpunkt vun engem Polarwirbel an enger stabiler Struktur an der Form vun engem nobäi reegelméissegen Sechseck mat engem Duerchmiesser vu bal 25.000 Kilometer. Dat anscheinend ettlech 100 Kilometer déift Hexagon gouf schonn 1980 an 1981 vun de Voyager-Sonden opgeholl; et ass och op deene vun der Saturnsond Cassini iwwermëttelte Biller vun 2006 nees ze gesinn. Den Hexagon rotéiert all 10 Stonnen 39 Minutten an 24 Sekonnen eemol ëm sech selwer. Dat ass déi selwecht Zäitspann, déi och d'Radioemissioune vum Saturn fir eng Ëmdréiung brauchen. Wéi dësen Effet entsteet ass nach net gekläert.^[8]

A um Südpol (752 nm-Infraroutfoto)

Um Südpol ass en uertsfesten, hurrikanänleche Stuerm mat engem Duerchmiesser vun zirka 8000 Kilometer.

Op dem Saturn goufe weider Stierm observéiert, wéi zum Beispill de "Grousse Wäisse Fleck", en Effet, deen all 29 Joer op der nërdlecher Hemisphär observéiert ka ginn a mat dem "Grousse Roude Fleck“ op dem Jupiter verglach ka ginn.

Wëssenschaftler hunn 2005 bei Observatioune mam Keck-Teleskop op Hawaii en "Hot Spot" entdeckt, eng am Verglach zu der Ëmgéigend waarm Plaz um Südpol vum Saturn. Domat ënnerscheet sech de Saturn vun allen aneren Planéiten, bei deenen déi keelst Plazen an de Polargebidder leien. Mam den Orbiter Cassini haten am Januar 2008 Astronomen um Nordpol och en "Hot Spot" fonnt, obwuel et do scho jorelaang däischter ass. Déi "Hot Spots" entstinn duerch Atmosphäregas, dee sech a Richtung vun de Pole beweegt. Dobäi gëtt e kompriméiert an opgehëtzt; schliisslech fällt en um Pol a Form vun engem Wierbel an d'Déifte vun der Saturnatmosphär erof. Et schéngt sech bei béide Wierbelen ëm laanglieweg Strukturen ze handelen, deenen hir Existenz net vun der Sonnenastralung ofhänkt.^[9]

Magnéitfeld

Regioune bannenzeg vun der Magnéitosphär vum Saturn

De Saturn huet en eegent Magnéitfeld, wou d'Form der einfacher, symmetrescher Form vun engem magnéiteschen Dipol entsprécht. D'Feldstäerkt um Equator ass ongeféier 20 µT an ass domat ronn 20-mol méi schwaach wéi dat equatorialt Feld vum Jupiter (420 µT) an eppes méi schwaach wéi dat equatorialt Äerdfeld (30 µT). De magnetesche Dipolmoment, dat eng Mooss fir d'Stärkt vum Magnéitfeld bei virgemaachtem Ofstand vum Planéitenzentrum ass, ass mat 4,6 · 10¹⁸ T·m³ 580-mol méi staark wéi d'Magnéitfeld vun der Äerd (7,9 · 10¹⁵ T·m³). D'Dipolmoment vum Jupiters ass allerdéngs mat 1,55 · 10²⁰ T·m³ trotz dem änlech grousse Planéitduerchmiessers ongeféier 34-mol sou grouss. Dofir ass d' Magnéitosphär vum Saturn däitlech méi kleng wéi déi vum Jupiter a streckt sech nëmme zäitweis knapps iwwer d'Ëmlafbunn vum Mound Titan eraus. Eenzegaarteg am Sonnesystem ass déi bal exakt parallel Ausriichtung vun der Magnéitfeldachs an der Rotatiounsachs. Wärend z. B. bei der Äerd an dem Jupiter dës Achse ronn 10° géintenee gebéit sinn, sinn si beim Saturn parallel (Miessfeeler am Ament (2017) méi kleng wéi 0.06°.^[10]). Ganz warscheinlech gëtt d'Magnéitfeld duerch e Mechanismus ausgeléist, deen dem Dynamo am Kär vum Jupiter entsprécht an eventuell vu Stréim am metallesche Waasserstoff ugedriwwe gëtt. Et gëtt awer och konkurréierend Theorien, déi d'Ursaache vum Magnéitismus an anere Materialien a Schichte vum Gasplanéit sichen^[11]

Genee wéi bei anere Planéite mat ausgepräegtem Magnéitfeld wiirkt d'Magnéitosphär vum Saturn als effizient Schutzschëld géint d' Weltraumwieder. Well de Sonnewand mat Iwwerschallvitess op d'Magnéitosphär trëfft, bilt sech op der sonnenzougedréiter Säit eng Stousswell aus, déi fir d'Bildung vun enger Magnéitopaus féiert. Op der sonnenofgedréiter Säi bilt sech, wéi bei Äerd a Jupiter, e laange Magnéitschwäif.

De grousse Mound Titan, deem seng Ëmlafbunn nach am Bannemzege vun der Magnéitosphär läit, dréit duerch seng ioniséiert iewescht Atmosphäreschichten (Ionosphär) zum Plasma vun der Magnéitosphär bäi. Déi genee Struktur vun der Magnéitosphär ass besonnesch komplex, well souwuel d'Réng vum Saturn wéi och déi grouss bannenzeg Mounde mam Plasma wiesselwiirken.

Literatur

Ute Kehse: Polarlichter sind einzigartig – Cassini und Hubble werfen 25 Jahre alte Theorien über den Haufen (Bericht über einen Artikel in der Zeitschrift Nature): 19. Februar 2005, Onlineportal der Zeitschrift Bild der Wissenschaft: Artikel online abrufbar unter http://www.wissenschaft.de/wissen/news/249343.html
E. Best: „The Astronomical Knowledge of the Maori, Genuine and Empirical“ aus der Reihe: „New Zealand Dominium Museum Monograph“, Wellington 1922, p. 35.
Ronald Weinberger: Präzise Bestimmung der Rotation des Saturn. Naturwissenschaftliche Rundschau 59(12), S. 664 - 665 (2006)

Kuckt och

Saturnmounden

Um Spaweck

Commons: Saturn – Biller, Videoen oder Audiodateien

Referenzen

↑ Richard W. Schmude: Wideband Photometry of Saturn: 1995–2022. In: Journal of the Royal Astronomical Society of Canada. Band 97, Nr. 2, S. 79, Abrëll 2003
↑ John D. Anderson, Gerald Schubert: Saturn's Gravitational Field, Internal Rotation, and Interior Structure. In: Science. 7. Sept. 2007, Band 317, Nr. 5843, S. 1384–1387.
↑ Astronomie-heute.de: De Saturnkär rotéiert méi séier wéi geduecht. Op: astronomie-heute.de vum 10. September 2007.
↑ Christopher Mankovich, Mark S. Marley, Jonathan J. Fortney nd Naor Movshovitz: Cassini Ring Seismology as a Probe of Saturn's Interior. I. Rigid Rotation. The Astrophysical Journal, Volume 871, Number 1
↑ Spiegel Online vum 19. Januar 2019: Astronome wëssen endlech, wéi spéit et um Saturn ass
↑ William R. Ward, Douglas P. Hamilton: Tilting Saturn. I. Analytic Model. In: The Astronomical Journal. Nr. 128, November 2004, S. 2501–2509 (Volltext als PDF-Datei; 506 kB).
↑ Radiation on Saturn
↑ Cassini Images Bizarre Hexagon on Saturn, Pressemitteilung 2007-034 des Jet Propulsion Laboratory, 27. Mäerz 2007. En neit Bild vum Hexagon ass op der Homepage vun der NASA.
↑ Astronews Iwwerraschung um Nordpol vum Rankplanéit
↑ Russian Telegraph Saturn’s inexplicable ‘lack of tilt’ leaves scientists with magnetic field conundrum
↑ NASA Special Publication Passage to a Ringed World

[1] Richard W. Schmude: Wideband Photometry of Saturn: 1995–2022. In: Journal of the Royal Astronomical Society of Canada. Band 97, Nr. 2, S. 79, Abrëll 2003

[rotation-2] John D. Anderson, Gerald Schubert: Saturn's Gravitational Field, Internal Rotation, and Interior Structure. In: Science. 7. Sept. 2007, Band 317, Nr. 5843, S. 1384–1387.

[3] Astronomie-heute.de: De Saturnkär rotéiert méi séier wéi geduecht. Op: astronomie-heute.de vum 10. September 2007.

[4] Christopher Mankovich, Mark S. Marley, Jonathan J. Fortney nd Naor Movshovitz: Cassini Ring Seismology as a Probe of Saturn's Interior. I. Rigid Rotation. The Astrophysical Journal, Volume 871, Number 1

[5] Spiegel Online vum 19. Januar 2019: Astronome wëssen endlech, wéi spéit et um Saturn ass

[6] William R. Ward, Douglas P. Hamilton: Tilting Saturn. I. Analytic Model. In: The Astronomical Journal. Nr. 128, November 2004, S. 2501–2509 (Volltext als PDF-Datei; 506 kB).

[7] Radiation on Saturn

[8] Cassini Images Bizarre Hexagon on Saturn, Pressemitteilung 2007-034 des Jet Propulsion Laboratory, 27. Mäerz 2007. En neit Bild vum Hexagon ass op der Homepage vun der NASA.

[9] Astronews Iwwerraschung um Nordpol vum Rankplanéit

[cassinimag-10] Russian Telegraph Saturn’s inexplicable ‘lack of tilt’ leaves scientists with magnetic field conundrum

[cassinipdf-11] NASA Special Publication Passage to a Ringed World

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]