Saturn je šesta planeta u Sunčevom sustemu. Saturn je udaljen 9,54 AU ili 1.429.400.000 km od Sunca, ima prečnik 120.536 km (ekvator) i masu 5,68×1026 kg. Saturn je po veličini druga planeta Sunčevog sistema nakon Jupitera. Karakteristka Saturna su prstenovi koji ga opasavaju u 7 pojaseva, a svaki prsten nosi slovo abecede od A do F. Razmaci između pojaseva nose imena po astronomima koji su ih otkrili (Cassini, Guerin, Huygens, Maxwell, Encke). Kao i Jupiter, Saturn ima mnogo satelita. Neki od njih (po udaljenosti od središta planeta): Pan, Atlas, Prometej, Pandora, Epimetej, Jan, Mima, Encelad, Tetida, Telesto, Kalipso, Diona, Helena, Rea, Titan, Hiperion, Japet, Feba.

Fizičke osobine

Saturn je spljošten na polovima i proširen na ekvatoru, pa ima oblik elipsoida. Razlika između ekvatorskog i polarnog prečnika je 10odsto (120,536 km prema 108,728 km), što je posledica brze rotacije planete. Druge gasovite planete (Jupiter, Uran, Neptun) su takođe spljoštene, ali ne toliko kao Saturn. Prosečna gustina Saturna je 0,69 g/cm3 zbog čega je jedini planeta u Sunčevom sistemu čija je prosečna gustina manja od gustine vode.

Jedan Saturnov obilazak oko Sunca traje 29,35 godina, dok jedan okretaj oko ose traje u proseku 10 sati, 39 minuta i 25 sekundi.

Atmosfera

Saturn nema jasno izražene pojaseve kao Jupiter, barem ne u vidljivom delu spektra. Razlog tome je sloj izumaglice koji sprečava pogled u dubinu. Fotografije u infracrvenom svetlu pokazuju pojaseve mnogo izraženijim. Saturnova atmosfera uglavnom se sastoji od vodonika (93odsto) i helijuma (5odsto), uz nešto ostalih jedinjenja.

Pege, najprije zapažene na Jupiteru (Velika crvena pega) i Neptunu, postoje i na Saturnu i traju po nekoliko mjeseci. Svemirski teleskop Habl je 1990. godine snimio na Saturnovom ekvatoru ogromni beli oval koji nije postojao u vreme prolaska letelica Vojadžer. Upoređivanjem sa starim zabeleškama, utvrđeno je da su slične pojave opažene 1876, 1903, 1933, i 1960. godine, otprilike uvek u isto doba Saturnove godine, sredinom Saturnovog leta na severnoj polutki. Kasnije su uočene i neke manje oluje.

Vetrovi na ekvatoru duvaju prema istoku, a dosežu brzine od 500 m/s. Brzina vetrova opada s približavanjem polovima, pa na širinama iznad 35° vetrovi duvaju u oba smera. Sloj u kojem duvaju vetrovi debeo je najmanje 2000 km, a simetrija koja je uočena između severne i južne hemisfere sugerira da bi se vetrovi mogli spajati negde u unutrašnjosti.

Dok je Vojadžer 2 bio iza Saturna, njegovi radio-signali su na putu prema Zemlji prošli kroz gornje slojeve atmosfere, što je omogućilo merenje gustine i temperature tih slojeva. Najniža temperatura, od 82 K, je izmerena na nivou s pritiskom od 70 milibara. Na 100 milibara, temperature ispod severnog pola su bile oko 10 K niže od onih na umerenim širinama.

Osobine unutrašnjosti planete

Saturnova unutrašnjost je slična Jupiterovoj i sastoji se od kameno-ledenog jezgra, mase 20 puta veće od Zemljine. Na jezgru se nastavlja sloj metalnog vodonika iznad kojeg je sloj molekularnog vodonika. Metalni vodonik, nazvan tako zbog osobina koje vodonik poprima pri velikom tlaku, je mnogo dublje nego što je to slučaj kod masivnijeg Jupitera. Saturn je po sastavu 75odsto vodonik i 25odsto helijum, s tragovima vode, metana i amonijaka. Taj sastav približno odgovara sastavu prvotnog oblaka od kojeg je i nastao Sunčev sistem.

Saturnova unutrašnjost je vruća, temperature u središtu su čak 12.000 K, pa Saturn, kao i Jupiter i Neptun, više energije zrači u svemir nego što je prima od Sunca. Ravnotežna temperatura (ona koju bi imao da ga greje samo Sunce) za Saturn iznosi 90 K, ali je stvarna temperatura njegovih spoljnih delova 95-105 K.

Veća temperatura se može objasniti Kelvin-Helmholcovim mehanizmom (potencijalna energija gravitacionog polja sažimanjem prelazi u toplotnu), što ipak nije dostatno objašnjenje za svu proizvedenu energiju. Prema merenjima Vojadžera 1, samo 7odsto zapremine Saturna čine atomi helijuma (vodonik preovladava), za razliku od 11odsto kod Jupitera. S obzirom da modeli predviđaju podjednake omjere kod oba planeta pretpostavlja se da helijum polako tone prema središtu, te da je to uzrok veće temperature. Kapljice helijuma prilikom svoga pada kroz atmosferu stvaraju trenje kojim se oslobađa toplota.

Magnetosfera

Saturn, kao i ostali gasoviti divovi, ima jako magnetsko polje koje se proteže do udaljenosti oko 20 do 35 Saturnovih poluprečnika. Ipak, Saturnovo polje je neuporedivo slabije od Jupiterovog, prvenstveno zbog manje količine provodnog materijala ("metalni" vodonik je mnogo dublje), pa je na rubovima planeta po jačini otprilike jednako magnetskom polju na površini Zemlje. Osa magnetskog polja se gotovo poklapa sa osom rotacije planete (ugao je manji od 1°).

Veličina Saturnove magnetosfere znatno se menja s intenzitetom sunčevog vetra, a i rep Jupiterove magnetosfere znatno utiče na Saturnovo magnetsko polje. Radio-emisije sa Saturna utihnule su između poseta Vojadžera 1 (novembar 1980.) i Vojadžera 2 (avgust 1981.), što bi mogla biti posledica ulaska Saturna u Jupiterovu magnetosferu (iako nema čvrstih dokaza).

Na Saturnovo magnetsko polje uteče i njegov satelit Diona. Pozitivni joni vodonika i kiseonika (H+ i ?+) nastali nakon razbijanja molekula vode izbijenih s površine Dione i Tetisa čine unutrašnji torus koji se proteže do udaljenosti od 400.000 km od središta Saturna. Na unutarnji torus se nastavlja područje plazme koje se proteže do udaljenosti od 1.000.000 km.

Kao i na Zemlji, međudelovanje magnetosfere, atmosfere i sunčevog vetra stvara veličanstvenu polarnu svetlost.

Saturnovi prstenovi

Saturn je karakterističan po svojim prstenovima, koji su lako vidljivi i kroz mali teleskop. Poznati su još od vremena kad je Galileo Galilej prvi upotrebio teleskop u astronomske svrhe. Prstenovi su označavani slovima abecede, prema redosledu otkrivanja. Sastoje se od silikatnih stena, gvođžanog oksida i leda. Prostiru se od 6,630 km do 120,700 km iznad Saturnovog ekvatora.

Prstenovi nisu jedno telo. Još je Džejms Klerk Maksvel 1857. godine dokazao da prstenovi ne mogu biti jedno telo, već bezbroj samostalnih čestica, što je kasnije dokazano spektroskopskim merenjima. Pomoću Doplerovog efekta je potvrđeno da se čestice bliže Saturnu kreću brže od onih daljih. Čestice prstenova su raznih veličina: od 100-metarskih tijela do mikrometarske prašine. Verovatno postoji i nekoliko tela veličine par kilometara. Prstenovi su građeni od leda i nešto kamenja, pa imaju vrlo visok albedo (oko 0.7).

Saturnovi prstenovi su vrlo tanki. Iako su široki preko 250 000 km, nisu deblji od 1,5 km, pa bi sa sav njihov materijal mogao kompresovati u telo promera 100 km.

Kroz teleskop se najbolje vide prstenovi A, B i C. Pukotina između dva najizraženija prstena (A i B) se zove Kasinijeva pukotina, a mnogo slabije izražena pukotina na spoljnom rubu A-prstena je dobila ime Enkeova pukotina. Pukotine su zapravo orbite s nepovoljnim rezonancijama u odnosu na Saturnove satelite, dakle imaju isto poreklo kao i Kirkvudove zone u asteroidnom pojasu.

Dolazak Vojadžera 1 i 2 doneo je nove saznanja o prstenovima. Fotografije ove dve letelice su pokazale da se prstenovi sastoje od čak stotinjak hiljada manjih prstenčića. Čak su u Kasinijevoj pukotini pronađena 4 prstenčića. Otkrivena su i četiri nova veća prstena: slabašan prsten unutar prstena C nazvan je D prsten dok je prstenu iza prstena A pridruženo slovo F. Iza F prstena su pronađena još dva slabija prstena: G i E.

Zvezda Delta Škorpiona prošla je (iz perspektive Vojadžera 2) iza F-prstena, pa je praćenje treperenja ove zvijezde omogućilo određivanje detaljne strukture prstena F i to čak s 1000 puta boljom rezolucijom (razlučivosti oko 100 m) nego što je bilo moguće ostvariti Vojadžerovom kamerom. U F-prstenu su otkrivena i područja gdje se prsten sastoji od više međusobno isprepletenih niti, što se smatra uticajem satelita Prometej.

Osim toga, uočene su i prolazne strukture u B-prstenu, zapravo talasi gustine uzrokovane prolaskom nekih od Saturnovih satelita.

Vojadžerove fotografije su otkrile i tajanstvene "žbice", koje se okreću oko Saturna kao kruto telo (prstenovi se okreću nezavisno jedan od drugoga). Poreklo im nije objašnjeno, ali se smatra da su vezane uz magnetno polje Saturna, jer imaju period rotacije kao i magnetno polje (10 sati, 39 minuta.). Dok se Vojadžer približavao Saturnu, žbice su izgledale tamnije od prstenova, no kasnije su iz drugog ugla su izgledale svetlije. Svojstvo čestica u žbicama da bolje raspršuju svetlost u smeru suprotnom od izvora svetlosti pokazuje da se radi o vrlo finoj prašini.

Postoji veza između saturnovih prstenova i satelita. Neki od satelita su "pastirski", tj. čuvaju prstenove, a neki su odgovorni za nastanak pukotina u prstenovima. Atlas, Prometej i Pandora su pastirski sateliti. Pandora i Prometej "čuvaju" prsten F, a Pan se nalazi u Enkeovoj pukotini.

Saturn i njegovi prstenovi najbolje se vide kada se Saturn nalazi u skoroj opoziciji. Prstenovi prividno nestaju ukoliko njihova ravnina seče Zemlju u vreme posmatranja.

Trenutno postoje dve teorije o tome kako su prstenovi nastali. Prva teorija je teorija o raspalom mesecu, koju je postavio Edvard Rohe i nastala je u 19. veku. Teorija na oslanja na postulatu da je jedan od Saturnovih prirodnih satelita upao u nisku orbitu, ispod tzv. Roheove granice, tako da su ga rastrgale Saturnove plimne sile. Jedna varijacija ove teorije je da se mesec raspao nakon sudara sa kometom. Druga teorija oslanja se na postulatu da su prsteni tu od nastanka planeta, te su ostatak materije od originalne nebularne mase od koje je Saturn nastao. Ova teorija danas nije šire prihvaćena jer se smatra da prsteni tokom miliona godina postanu nestabilni, te da su zbog toga nedavna tvorevina.

Saturnov prsten E je vrlo teško vidljiv čak i najboljim teleskopima. Širina mu je kao udaljenost između Zemlje i Meseca.

Prirodni sateliti

Saturn ima 33 poznata satelita od kojih 30 imaju imena. Broj satelita verojatno nije potpun jer Saturnovi prstenovi smetaju u njihovom otkrivanju sa Zemlje.

Svi veći sateliti, osim Febe i Hiperiona imaju sinhronu rotaciju. Feba uz to ima retrogradnu te vrlo nagnutu putanju, pa se sumnja da je zarobljeni asteroid. Hiperion je jedino telo u Sunčevu sistemu za koje se zna da ima haotičnu rotaciju. Mnogi sateliti su u međusobnoj rezonanciji: Mimas - Tetis (1:2), Enceladus - Dione (1:2) i Titan - Hiperion (3:4).

Trideset Saturnovih satelita su, po udaljenosti od Saturna: Pan, Atlas, Prometej, Pandora, Epimetej, Jan, Mimas, Encelad, Tetida, Telesto, Kalipso, Diona, Helena, Reja, Titan, Hiperion, Japet, Kiviok, Ižirak, Feba, Paliak, Skadi, Albioriks, Eriapo, Siarnak, Tarvos, Mundilfari, Suttung, Trjum, Imir i S/2003S1.

Saturnovi prirodni sateliti podeljeni su u grupe, koje nose ime po najistaknutijem satelitu:

* Grupa Jan koje sačinjava: Jan, Mimas, Encelad, Tetida, Diona, Reja, Titan, Hiperion
* Grupa Sajarnak (Siarnaq): Kiviok, Ižirak, Paliak, Albioriks, Eriapo, Siarnak i Tarvos
* Grupa Feba: Feba, Skadi, S/2003S1, Mundilfari, Suttung, Trjum i Imir

Istorija ljudskog istraživanja

Saturn je, zbog svog sjaja, poznat još od praistorije. Galileo Galilej je, 1610. godine, prvi usmerio teleskop prema njemu. Zbog nesavršenosti prvih teleskopa, Galileo nije prepoznao prstenove, već je mislio da se radi o tri tijela. Posebno se zakomplikovalo posmatranje u vreme prolaska Zemlje kroz ravninu prstenova, kada su oni prividno nestali (jer su vrlo tanki), što je zbunilo Galileja. Tek je 1659. godine danski astronom Kristijan Hajgens u Saturnovom neobičnom obliku prepoznao prstenove. Hajgens je objasnio da je njihovo nestajanje i menjanje uzrokovano promenom nagiba orbite Zemlje prema Saturnu tokom njihovih putanja oko Sunca.

Italijanski astronom Đovani Domeniko Kasini je 1675. otkrio pukotinu u prstenovima, pa se ta pukotina između prstenova A i B danas naziva po njemu Kasinijevom pukotinom. I drugi razmaci između prstenova nose imena po astronomima koji su ih otkrili ili učestvovali u istraživanju Saturna (Gerin, Hajgens, Maksvel, Enke).

Saturn su do sada posetile 4 letelice: Pionir 11 (1979), Vojadžer 1 (1980), Vojadžer 2 (1981) i Kasini-Hajgens. Letelica Kasini je ušla je 1. jula 2004. u orbitu oko Saturna i počela 4-godišnju misiju istraživanja Saturna, njegovih prstenova, magnetosfere i satelita. Kasini je nosila sondu Hajgens koja je početkom 2005. bačena u atmosferu Saturnovog najvećeg satelita Titana.

Povratak na početnu stranu