Réng vum Saturn

D'Réng vum Saturn sinn d'Ranksystem, dat ëm de Planéit Saturn kreest. Et ass dat opfällegst Zeeche vum Planéit a scho mat engem Refrakter mat ronn 40-facher Vergréisserung ze gesinn. Déi zwéin hellst Réng (A- a B-Rank) goufe schonn am 17. Joerhonnert entdeckt. Ëm 1900 gouf dee bannenzegen duerchsiichtegen C-Rank oder Florrank entdeckt. Déi véier weider, ganz zaart Objeten, konnten eréischt mat Hëllef vun dräi Raumsonden tëscht 1979 an 1981 nogewise ginn.

D'Réng bestinn haaptsächlech aus Äis-, awer och aus Gestengs. D'Partikelgréisst variéiert tëscht Stëbskären an ettlech Metergrousse Fielsstécker. D'Ranksystem huet vill grouss a kleng fräi Plazen an ass bei engem Duerchmiesser vu bal enger Millioun Kilometer tëscht 10 an 100 Meter déck^[1], an domat, extreem dënn.

D'Réng leie genee op der Equatorhéicht vum Saturn a werfen e visuelle Schiet op de Saturn – wéi och ëmgekéiert de Saturn op seng Réng. Aus den Hellegkeete léisst sech op d'Deelchendicht an hir Albedo schléissen. De Schiet, deen op d'Saturnuewerfläch geworf gëtt, ass ëmsou méi opfälleg, jee méi dat dënnt Ranksystem am Laf vun engem Saturnjoer mat senger schmueler "Kant" schréi géint d'Sonn steet.

Entdeckung a Benennung

D'Réng vum Saturn, déi wichtegst sinn gezeechent (NASA)

De Ranksystem gouf 1610 vum Galileo Galilei mat engem vun den éischten Teleskopen entdeckt. De Galilei hat d'Réng zwar net als isoléiert Objeten erkannt, an hat si als Hänk (ansae) beschriwwen. Den hollänneschen Astronom Christiaan Huygens huet d'Réng 45 Joer méi spéit korrekt publizéiert: "De Saturn ass vun engem dënne, flaache Rank ëmginn, dee fräi schwieft a schréi zu der Ekliptik steet". Den Giovanni Domenico Cassini huet als éischten ugeholl, datt d'Réng aus eenzele Partikele bestinn, an huet 1675 déi markantst fräi Plaz am Ranksystem entdeckt, déi no him Cassinesch Deelung genannt gouf.

D'Réng vum Saturn sinn an der Reiefolleg vun hirer Entdeckung genannt a gi vu bannen no baussen als D-, C-, B-, A-, F-, G- an E-Rank bezeechent. Op astronomeschen Iwwersiichtfotoen ass gewéinlech nëmmen den A- an de B-Rank an d'Cassini-Deelung, héchstens och nach d'Encke-Deelung am A-Rank ze gesinn. D'Encke-Deelung gouf fir d'éischt de 7. Januar 1888 vum James Edward Keeler um Lick-Observatoire observéiert. Eréischt mat de Raumsonde konnt ee gesinn, datt d'Réng nach weider eidel Plazen hunn a sech an nach méi kleng an enk begrenzt Ënnerréng opdeelen.

De Saturn-Orbiter Cassini huet de 17. September 2006 e weidere, schwaache Stëbsrank entdeckt. Dee Rank läit baussenzeg vun den hellen Haaptréng, tëscht de schwaache Réng F a G, am Beräich vun den Ëmlafbunne vun de klenge Mounden Janus an Epimetheus. Hie besteet méiglecherweis aus Deelercher, déi vun dëse Satellitte bei Aschléi vu Meteoritten an de Raum geschleidert goufen.

Kënschtleresch Duerstellung vum Phoebe-Rank.

Mam Spitzer-Weltraumteleskop gouf am Joer 2009 mat Infrarout e weidere baussenzege Rank entdeckt, deen awer onofhängeg vum Haaptranksystem läit. Visuell ass de Rank wéinst senger klenger Matièredicht an der schwaacher Reflexioun vum Sonneliicht net z'erkennen. De Rank deent sech iwwer e Saturnofstand tëscht 6 an 12 Millioune Kilometer aus an ass ongeféier zwanzegmol sou déck wéi de Planéit. No Date vum JPL, deen op Uerder vun der NASA d'Raumsond Spitzer betreit, huet eis Äerd ongeféier eng Milliard-mol Plaz am Rank. Wann hie vun der Äerd aus ze gesi wier, da géif hien duebel sou grouss ausgesi wéi de Vollmound. Hie läit 27 Grad schréi zum bannenzege Ranksystem. Kuerz no senger Entdeckung hu Fuerscher ugeholl, datt de Rank aus Material vum Mound Phoebe staamt. Dee Mound dréit sech mam nei entdeckten Ranksystem, am Verglach zu de bis elo bekannte Réng, an déi entgéintgesate Richtung ronderëm de Saturn.

2015 gouf mam Weltraumteleskop WISE festgestallt, datt de Rank souguer vu 6 Mio - 16 Mio. km Saturnofstand reecht. Hie besteet iwwerraschend haaptsächlech aus klengem, donkele Stëbs, deen extreem dënn verdeelt ass^[2].

Struktur

Laang Zäit gouf iwwer d'Konsistenz an den Aggregatzoustand vun de Réng spekuléiert. Am Joer 1856 huet de James Clerk Maxwell bewisen, datt stabil Réng nëmmen existéiere kënnen, wa si aus enger grousser Zuel net zesummenhänkender klenger fester Kierper bestinn.^[3]

Verschidde Rankperspektive vun der Äerd aus gesinn.

Haut ass bekannt, datt den Haaptréngsystem méi wéi 100.000 eenzel Réng mat ënnerschiddlechen Zesummesetzungen a Faarftéin huet, déi duerch schaarf gezeechent Fräiplaze vuneneen ofgegrenzt sinn. De bannenzege fänkt scho bei 7000 km iwwer der Uewerfläch vum Saturn un an huet en Duerchmiesser vun 134.000 km, dee baussenzegen huet en Duerchmiesser vun 960.000 km.

D'Rankdeelercher kreesen rechtleefeg an der Héicht vun der Equatorzon ëm de Saturn; domat ass de Réngsystem genee wéi d'Equatorgläiche ëm 27° géint dem Saturn seng Bunngläiche gebéit. All 14,8 Joer, also ongeféier all halleft Saturnjoer, passéiert d'Äerd d'Rankgläiche, sou datt d'Réngsystem bal onsiichtbar gëtt. Am September 2009 hat d'Äerd vun der südlecher an déi nërdlech Hemisphär vum Saturn gewiesselt.

Speechenaarteg Strukturen, observéiert vu Voyager 2

E weidert Phenomeen sinn radial, speechenaarteg Strukturen, déi sech vu bannen no baussen iwwer d'Réng vum Saturn ausbreeden an heibäi enorm u Breet zouhuelen: bei enger Breet vu ronn 100 Kilometer kënnen si bis zu 20.000 Kilometer laang ginn^[4]. D'"Speeche" goufe fir d'éischt vun der Sond Voyager 2 bei hirem Laanschtfluch am Joer 1981 entdeckt, spéider konnt d'Observatioun ë. a. vum Weltraumteleskop Hubble geséchert ginn. Komescherweis sinn dës Strukturen awer ab 1998 lues alues verschwonnen a konnten dann eréischt nees vu September 2005 nees op Biller vun der Raumsond Cassini nogewise ginn. Als Ursaach fir d'Sträife gouf ufanks eng kuerzlieweg Wiesselwirkung mam Magnéitfeld vum Saturn ugeholl.

US-amerikanesch Astronomen hunn 2006 eng aner Erklärung fir dat Rätsel fonnt: Deemno bestinn d'Speechen aus butzege (wéineg µm) geluedene Stëbspartikelen, deenen hir Fluchbunn vum UV-Liicht vun der Sonn esou beaflosst gëtt, datt d'Partikelen duerch entstoend elektrostatesch Kraaften an e Schwiefzoustand (Levitatioun) bruecht an ugehuewe ginn^[5]. Jee no Positioun vum Saturn op senger Ëmlafbunn ännert sech de Wénkel tëscht de Saturnréng an der Sonn an domat och den Afallswénkel vum ultraviolette Liicht. Déi donkel Sträifen entstinn a periodeschen Ofstänn ëmmer dann, wann d'Sonn an der Rénggläiche vum Saturn steet a bestinn dann fir ongeféier aacht Joer. Eng sträifeneidel Phas hält dogéint sechs bis siwe Joer laang un. De Grond fir déi elektrostatesch Opluedung vun de Réng gëtt kontrovers diskutéiert. Eng Erklärung ass, datt Blëtzer an der ieweschter Atmosphär vum Saturn optrieden, déi duerch komplex Virgäng Elektronestralen ausléisen, déi d'Réng treffen.

Genesis

Zu der Genesis vun de Saturnréng gëtt et verschidden Theorien. No der virgeschloener Theorie vum Édouard Albert Roche am 19. Joerhonnert entstoungen d'Réng duerch e Mound, deen dem Saturn ze no koum, sou datt hien duerch Gezäitekraaften auseneegebrach ass. Déi kritesch Distanz gëtt als Roche-Grenz bezeechent. Déi raimlech Variatioun vun den Unzéiungskraaften duerch de Saturn bezwéngt an dësem Fall d'moundintern Gravitatiounskraaften, sou datt de Mound nëmme nach duerch seng materiell Struktur zesummegehale gëtt. No enger anerer Theorie sinn d'Réng zesumme mam Saturn entstanen. Dës Theorie gëtt kaum nach vertrueden, well et gëtt ugeholl, datt d'Réng een no astronomesche Moossstief kuerzliewege Phenomeen vun héchstens e puer honnert Millioune Joer sinn.

Nei Date vun der Raumsond Cassini hunn am Dezember 2007 zu enger neier Altersbestëmmung gefouert, no där d'Saturnréng scho viru 4,5 Milliarde Joer entstane sinn. Domat wieren d'Réng ongeféier sou al wéi d'Sonnesystem.

Dynamik

Hiirtemound Prometheus stabiliséiert den F-Rank (Cassini, 29. Oktober 2004)

D'Fräiplazen tëscht de Réng berouen op de gravitative Wiesselwierkung mat de ville Mounde vum Saturn souwéi de Réng ënnerenee. Dobäi spillen och Resonanzphenomeene eng Roll, déi optrieden, wann d'Ëmlafszäiten am Verhältnes vu klenger ganzer Zuele stinn. Sou gëtt d'Cassinesch Deelung duerch de Mound Mimas verursaacht. E puer kleng Mounden, sougenannt Hiirten- oder och Schéifermounde, kreesen direkt an de Fräiplazen an un de Ränner vum Réngsystem a stabiliséieren hir Struktur. Nei Miessungen a Fotoe vun der Raumsond Cassini hunn erginn, datt d'Rankkanten an domat d'Oftrennung vun de Réng nach méi schaarf sinn wéi bis elo ugeholl. Et war ugeholl ginn, datt an de Fräiplazen och nach ettlech Äisstécker befannen, wat awer net de Fall ass.

Déi extreem dënn Déckt vum Ranksystem geet op Stéiss vun de Partikelen zeréck. All Fielsstéck kreest eenzel ëm de Mëttelpunkt vum Saturn an net d'Réng als kompakten Objet. Dofir pendelt all Stéck, dat sech iergendwann op der Uewerfläch vum Réngsystem befënnt, wärend enges Ëmlafs eemol vertikal duerch de Réngsystem duerch an nees zeréck. Duerch onelastesch Stéiss mat anere Stécker reduzéiert sech dës vertikal Vitesskomponent an domat och d'Déckt vum Réngsystem.

Weider Réng- a Scheiwephenomeene an der Astronomie

Däitlech méi schwaach Réng gëtt et och bei den anere grousse Gasplanéite vum Sonnesystem, beim Jupiter, Uranus a beim Neptun. Doriwwer eraus sinn kreesend Scheiwen an der Astronomie en heefegt Phenomeen, dat a vill verschiddene Gréissten optrëtt. Nieft Planéiteréng zielen dozou Akkretiounsscheiwen bei Röntgenduebelstären an déi, wou sech an der Entwécklungsphas zum Stär befannen, oder wéi z. B. d'Asteroidenceinture, awer och d'Spiralgalaxien.

Radien an Ëmlafzäite vun den Saturnréng

Saturn an d'Réng mat géigensäitegem Schiet. Foto: Cassini.

D'Réng vum Saturn, opgeholl géint d'Sonn vum Cassini.

Objet	Radius (km)	Ëmlafzäit
bannenzeg Kant Rank D	67.000	4,91 h
bannenzeg Kant Rank C	73.200	5,61 h
bannenzeg Kant Rank B	92.200	7,93 h
baussenzeg Kant Rank B	117.500	11,41 h
Mëtte vun der Cassini-Deelung	119.000	11,75 h
bannenzeg Kant Rank A	121.000	11,92 h
Encke-Deelung	133.500	13,82 h
baussenzeg Kant Rank A	135.200	14,14 h
Rank F	140.600	14,94 h
bannenzeg Kant Rank G	165.800	18 h
baussenzeg Kant Rank G	173.800	21 h
bannenzeg Kant Rank E	180.000	22 h
baussenzeg Kant Rank E	480.000	4 Deeg
Phoebe-Rank	12.000.000	551 Deeg