Saturno

Saturn Photography by Hubble

Saturno É o segundo maior planeta do sistema solar depois de Júpiter. Conhecido por seu sistema de anéis, ele pertence aos planetas chamados joviano, que são encontrados após o cinto de asteróides, que os separa dos planetas rochosos.

Conhecido desde os tempos antigos, porque é um dos 5 planetas visíveis a olho nu e o mais distante deles, Galileu foi o primeiro a observá -lo com um telescópio em 1610. Embora ele tenha notado a deformação causada pelos anéis, a falta de resolução do instrumento não lhe permitiu distinguir sua forma.

Era anos depois, em 1659, quando Christian Huygens descreveu corretamente os famosos anéis. Pouco tempo depois, o astrônomo italiano Giovanni Cassini percebeu que os anéis tinham uma divisão, que agora é chamada de divisão Cassini.

Embora os astrônomos da antiguidade não pudessem detalhar o sistema de anéis, a magnífica visão do planeta teve que impressioná -los o suficiente para dar nomes como "alap sahmas" (estrela do sol) para os caldeus, "Phaenon" (brilhante como sol) para os gregos ou "khima" (responsável pela inundação universal) para os hebreus.

Os antigos romanos associaram o planeta ao deus grego Cronos, pai de Zeus, a quem eles chamavam de Saturno. Em homenagem a esta divindade que eles celebraram em dezembro, as partes chamadas Saturnal, que mais tarde os cristãos antigos associados ao Natal.

Outras culturas antigas, como hindus, chinesas e maias, também têm observações em seus registros no planeta. Para os maias, as datas nas quais as conjunções de Saturno, Júpiter e Marte foram festivas.

Características gerais de Saturno

O planeta de Saturno, em comparação com a Terra, 95 vezes menor

Saturno não é tão grande quanto Júpiter, ele tem apenas um terço de sua massa, enquanto seu raio é 16 % menor. 

É o menos denso dos planetas; Com 687 kg/m³ Poderia flutuar na água se houvesse um oceano tão grande que o contê. É fundamentalmente composto de hidrogênio e hélio, os elementos mais mais leves conhecidos, embora contenham outros em proporção muito menor.

Saturno tem seu próprio campo magnético, menos intenso que o de Júpiter, mas muito mais que o terrestre, com o eixo magnético paralelo ao eixo de rotação. É por isso que os auroras na forma de círculos concêntricos são comuns, em cada região polar. Estes são formados pelo movimento de partículas eletricamente carregadas no meio do campo magnético intenso do planeta.

Outra característica distinta de Saturno é o calor que joga no espaço, pois irradia quase o dobro da energia que recebe do sol. O interior de Saturno é muito quente e os cientistas acreditam que o hidrogênio líquido em alta pressão é devido à condensação do hidrogênio líquido.

A pressão dentro de Saturno se torna um milhão de vezes maior que a pressão atmosférica terrestre. As gotas de hidrogênio líquido adquirem velocidade à medida que correm em direção ao centro do planeta, produzindo calor.

O hidrogênio líquido se comporta como um metal e não é apenas responsável pelo calor irradiado, mas o efeito dínamo criativo do campo magnético.

A atmosfera de Saturno se assemelha à de Júpiter, com um padrão semelhante de bandas claras e escuras. As nuvens consistem em cristais de amônia, água e hidrosulfuro de amônio. 

Existem ventos fortes e tempestades ocasionais que últimos meses terrestres. Ventos equatoriais em Saturno podem atingir 500 m/s. 

Resumo das principais características físicas do planeta

-Massa: 5.69 x 10²⁶ kg.

-Rádio Equatorial: 6.0 x 10⁴ km

-Rádio Polar: 5.4 x 10⁴ km

-Forma: Prostituta.

-Distância média do sol: 1.4 x 10⁹ km

-Inclinação da órbita: 2.5º sobre eclíptico.

-Temperatura: Entre -139 e -189 ºC.

-Gravidade: 10.4 m/s²

-Próprio campo magnético: Sim.

-Atmosfera: Sim, principalmente hidrogênio.

-Densidade: 687 kg/m³

-Satélites: 82 Formalmente designado, muitas outras minúsculas luas, sem designação.

-Argolas: Sim, um sistema complexo.

Anéis de Saturno

O sistema Saturn Rings é único no sistema solar por sua extraordinária beleza

Os anéis são o selo distinto de Saturno, porque, embora os outros gigantes gasosos também os possuam, sem dúvida os deste planeta são os mais espetaculares.

Os anéis são compostos principalmente de gelo e rochas e são mantidos em forma graças à ação gravitacional de alguns satélites especializados: o Satélites de pastor. 

Ilustração dos anéis de Saturno

No começo, devido à falta de resolução em seus telescópios, os astrônomos pensaram que os anéis formavam um disco contínuo de matéria ao redor do planeta. De qualquer forma, a espessura do sistema é desprezível, no máximo apenas um quilômetro, sendo capaz de ter metros em algumas regiões.

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O astrônomo italiano Giovanni Cassini foi o primeiro a perceber a existência de uma linha divisória entre eles, por volta de 1675.

Anos depois, o matemático francês Pierre de Laplace disse que realmente havia inúmeros anéis finos. Finalmente, James Clerk Maxwell construiu um modelo no qual ele propôs que os anéis fossem compostos de muitas partículas, cada uma delas após uma órbita independente.

Os astrônomos distinguem os anéis com cartas de alfabeto. Os 7 anéis principais e mais brilhantes são A, B, C e D, enquanto E, F e G são mais pálidos.

Existem também milhares de anéis mais fracos. O mais pálido e externo foi detectado com telescópio infravermelho e é chamado Febe Ring.

Representação artística que mostra os anéis de Saturno e os principais satélites

A divisão de Cassini separa o anel A de B, mas no mesmo anel a uma região escura chamada Divisão de Encke, Mantido por um dos satélites de Saturno: pão. Dentro da região, também há um anel extremamente fino.

Existem diversas divisões amplas, também chamadas em homenagem a astrônomos famosos: Colombo, Huygens, Maxwell e Keeler.

Origem dos anéis

Os anéis são compostos de partículas cujo tamanho vai de um grão de areia (microns) a enormes rochas com dezenas de metros de comprimento, mas os astrônomos concordam que não se originaram ao mesmo tempo que o planeta, mas muito recentemente.

Estima -se que os principais anéis A, B e C provavelmente tenham algumas centenas de milhões de anos, e isso é muito pouco em termos astronômicos. Os cientistas têm certeza de que todos os planetas do sistema solar foram formados ao mesmo tempo, cerca de 46 bilhões de anos atrás.

O material que compõe os anéis pode vir de uma pipa, um meteoro ou uma lua, fragmentado por causa da gravidade do planeta. De qualquer forma, não são os restos da formação do planeta.

Certamente a origem dos anéis é incerta por enquanto, mas o consenso geral é que eles são bastante instáveis, tão rápido quanto se formaram, eles podem desaparecer ao longo de alguns milhões de anos.

Movimento de tradução

Órbita de Saturno

Saturno leva 29 anos e 167 dias para viajar sua órbita ao redor do sol. Curiosamente, Saturno e Júpiter estão em Ressonância orbital, já que há interação gravitacional entre eles. É claro que a atração do sol é muito maior, mas Júpiter também influencia.

Quando há ressonância orbital entre objetos astronômicos, seus períodos orbitais mantêm uma certa proporção, sempre com pequenos números. No caso de Saturno-Jupiter, este último gira 5 voltas para cada 2 voltas de Saturno e considera-se que essa ressonância tem efeitos estabilizadores para as órbitas de ambos os planetas.

A ressonância orbital que ocorre entre as partículas que compõem os anéis de Saturno e os satélites que orbitam entre elas.

Saturno é o planeta do sistema solar com mais satélite, 6 deles têm períodos orbitais relacionados, vamos ver:

-Mimas e Tetis, em relação 1: 2. Para 1 retorno de Mimas, Tetis gira 2 vezes.

-Enced e Dione, em relação 1: 2.

-Hyperion e Titan, em relação 4: 3.

Finalmente, é notável que 85 % do momento angular do sistema solar está concentrado em Júpiter e Saturno, os dois principais planetas, em contraste com o sol, o que, apesar de ter a maior porcentagem de massa, tem pouco momento angular.

O momento angular de um sistema é uma magnitude física interessante, porque é preservada na ausência de interações externas. Para que uma mudança ocorra, é necessário um torque líquido do interior.

Dados de movimento de Saturno

Os dados a seguir descrevem brevemente o movimento de Saturno:

-Rádio médio da órbita: 1.43 x 109 km

-Inclinação da órbita: 2.5º sobre o plano eclíptico

-Excentricidade: 0.056

-Velocidade orbital média: 9.6 km/s

-Período de tradução: 29.46 anos

-Período de rotação: 10.66 horas

Quando e como observar Saturno

O planeta Saturno é considerado um planeta superior, sendo sua órbita fora da órbita da terra. Os planetas superiores são Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. Pelo contrário, os planetas cuja órbita está mais próxima do sol são chamados de planetas inferiores: Mercúrio e Vênus.

A melhor época para observar um planeta superior é quando a terra está entre ele e o sol. Por outro lado, é mais difícil ver quando está em conjunto, sendo mais longe da terra e perto do sol. A situação é descrita graficamente na imagem a seguir:

Pode servir a você: Sistema Termodinâmico: Propriedades, Tipos, Exemplos Oposição e conjunção de um planeta externo. Fonte: Maran, S. Astronomia para manequins.

Naturalmente, um dos principais objetivos de qualquer observador do céu é contemplar os anéis, para os quais um pequeno telescópio é suficiente. Mas é necessário levar em consideração que às vezes os anéis estão cantando em relação à terra e, portanto, são invisíveis.

O ângulo com o qual os anéis são vistos muda ao longo de 30 anos, que é o período em que Saturno viaja sua órbita ao redor do sol.

As próximas oposições de Saturno são: 

-2020: 20 de julho

-2021: 2 de agosto

-2022: 14 de agosto

-2023: 27 de agosto 

-2024: 08 de setembro 

-2025: 21 de setembro

Movimento rotatório

Saturno leva em média cerca de 10.66 horas para completar uma virada em seu próprio eixo de rotação, embora nem todas as suas áreas giram na mesma taxa. Por exemplo, no Equador, a velocidade de rotação é 10.25 horas, enquanto dentro do planeta é 10.Aproximadamente 65 horas.

Este fenômeno é conhecido como Rotação diferencial E é porque o planeta não é sólido, como dissemos. Também devido à sua natureza líquida com gás, o planeta experimenta deformação por causa do movimento de rotação, fazendo uma amargura nos pólos.

Composição

A composição de Saturno é fundamentalmente a mesma que a de Júpiter e os outros planetas gasosos: hidrogênio e hélio, apenas em Saturno a proporção de hidrogênio é maior, dada a baixa densidade. 

Como Saturno foi formado na região externa da nebulosa que originou o sistema solar, o planeta poderia crescer rapidamente e capturar uma grande quantidade de hidrogênio e hélio presente na nebulosa.

Imagem de Saturno e seus anéis, tirados pela espaçonave Cassini, 2016

Devido às enormes pressões e temperaturas que aumentam à medida que o hidrogênio molecular da superfície é avançado em hidrogênio metálico.

Embora o planeta seja gasoso, há uma proporção mais baixa de elementos mais pesados ​​em seu núcleo, que pelo menos em parte é rochoso, como magnésio, ferro e silício. 

Além desses elementos, vários tipos de gelo abundam, como amônia, água e gelo de metano, que tendem a se acumular em direção ao centro do planeta, que está em alta temperatura. Portanto, o material é realmente líquido, em vez de gás.

As nuvens de Saturno são compostas de amônia e gelo de água, enquanto na atmosfera, além dessas substâncias acetileno, metano, propano e vestígios de outros gases foram detectados.

Estrutura interna

Saturno Estrutura Interna e Externa. Fonte: Kelvinsong/CC BY-SA (https: // criativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0)

Embora dominado por hidrogênio e hélio, acredita -se que Saturno contenha um núcleo de natureza rochosa. Durante o processo de formação dos planetas do sistema solar, em torno desse núcleo, os gases foram condensados, em um processo rápido que permitiu crescer rapidamente. 

O núcleo de Saturno contém, como dissemos, rochas e elementos e compostos voláteis, cercados por uma camada de hidrogênio líquido. Os cientistas estimam que esse núcleo está entre 9 e 22 vezes maior que a Terra: cerca de 25.000 km de rádio aproximadamente.

Essa camada de hidrogênio líquido é, por sua vez, cercada por camadas de hidrogênio e hélio líquido, que finalmente se tornam refrigerantes nas camadas mais externas. A linha de Frenkel é uma borda termodinâmica que separa o fluido gasoso do líquido.

Satélites naturais de Saturno

De acordo com as contagens mais recentes, Saturno tem 82 satélites com designação e uma infinidade de mini -luas que ainda não têm. Isso faz de Saturno o planeta com a maior quantidade de satélites até o momento.

O sistema de satélite de Saturno é muito complexo; Por exemplo, sabe -se que eles têm uma ação direta nos anéis: Shepherd Satellites. 

Além disso, existem satélites de Trojan, que permanecem em uma órbita estável a 60 ° à frente ou atrás de outros satélites. Por exemplo, as tetas e os calipso luas são Trojans de Thetys, um dos principais satélites de Saturno.

Os principais satélites de Saturno são Titan, Mimas, Encela, Tetis, Dione, Rea, Hyperion, Japoto e Febe. Esses satélites são conhecidos desde antes das missões espaciais, mas as sondas de pesquisa de Saturno descobriram muito mais.

Pode servir você: Júpiter (planeta) Para o Mimas esquerdo e uma enorme cratera de impacto. À direita a superfície do titã. Ambas as imagens vêm da sonda Cassini. Fonte: Wikimedia Commons.

A maior de todas as luas de Saturno é Titan, que também tem sua própria atmosfera e é a segunda maior em todo o sistema solar, depois de Ganymedes, a grande lua de Júpiter. Titan é ainda maior que Mercúrio.

Por outro lado, a sexta lua de Saturno em tamanho é uma enorme bola de neve com uma surpresa: seu núcleo é coberto por um oceano de água líquida e quente.

Saturno e Titã, seu satélite mais importante

Um fato curioso entre as luas de Saturno é que existem satélites cujas órbitas são iguais, mas elas fazem com que choquem. O mais notável desses satélites coorbitais é Janus e Epimette. 

Nem todas as luas de Saturno têm uma forma esferoidal, existem muitos satélites irregulares, geralmente pequenos e órbitas muito longe do planeta.

Titan e sua atmosfera

Mosaic de imagens infravermelhas de Titan, tiradas pela investigação Cassini em 2015. Fonte: NASA através da Wikimedia Commons.

É o maior e mais importante dos satélites de Saturno, visível da Terra como um pequeno ponto de luz, com a ajuda do telescópio. O astrônomo holandês Christian Huygens foi o primeiro a vê -lo por volta de 1655 e John Herschel, já no noneteente.

Sua densidade aproximada é 1.9 g/cm³ E embora contenha um núcleo rochoso, é um mundo quase tudo feito de gelo.

Titan tem uma atmosfera densa na qual o nitrogênio predomina e uma pequena porcentagem de metano, além de traços de hidrocarbonetos. É uma raridade notável no sistema solar, já que os outros satélites não têm sua própria atmosfera.

Também tem oceanos e chuvas, mas não água, mas metano. A existência deste composto é conhecida desde meados do século de dezembro, graças à espectroscopia realizada pelo astrônomo Gerard Kuiper. Posteriormente, a sonda Voyager confirmou esta descoberta.

Imagem de Saturno e alguns de seus satélites naturais: mais leve, epimeta, Jano, Mimas, Pandora e Prometheus

O interessante sobre Titã é que muitos compostos orgânicos foram detectados lá, além do metano, que são precursores da vida. O mecanismo pelo qual Titã adquiriu essa atmosfera peculiar ainda é desconhecida, mas é um grande interesse, porque a abundância de hidrocarbonetos é muito maior que a da terra.

Como parte da Missão Cassini de Saturno, a investigação de Huygens conseguiu pousar na superfície do Titan e encontrou uma superfície congelada, mas cheia de acidentes geográficos. 

Embora Titan desfrute de uma geologia e clima variados, é um mundo pouco aconchegante para os seres humanos. Sua atmosfera é muito dinâmica; Por exemplo, sabe -se que os ventos de alta velocidade soam, muito superiores aos maiores furacões de terra.

Missões para Saturno

Pioneiro 11

Pioneiro 11

Foi lançado pela NASA em 1973 e chegou à órbita de Saturno alguns anos depois, em 1979. Esta missão capturou imagens de baixa resolução e também encontrou satélites e anéis desconhecidos nunca vistos da terra. 

A sonda estava finalmente à deriva em 1995, mas carregando a placa com a famosa mensagem criada por Carl Sagan e Frank Drake, no caso de os navegadores alienígenas chegaram a tropeçar nele.

Viajante

Voyager 2

Esta missão consistia em lançar duas sondas: Voyager 1 e Voyager 2.

Embora a Voyager 1 tenha sido concebida para chegar a Júpiter e Saturno, ele já excedeu os limites do sistema solar, entrando no espaço interestelar em 2012.  Entre suas descobertas mais importantes está a confirmação da existência da atmosfera de Titan, bem como dados importantes da atmosfera de Saturno e do sistema de anéis.

Voyager 2 compilou informações sobre a atmosfera de Saturno, pressão da atmosfera e inúmeras imagens de alta qualidade. Depois de visitar Saturno, a investigação chegou a Urano e Netuno, após o que ele entrou no espaço interestelar, assim como a sonda irmã.

Cassini

Assembléia do navio Cassini

A Missão Cassini era um projeto conjunto entre a NASA, a Agência Espacial Europeia e a Agência Espacial Italiana. Foi lançado em 1997 a partir de Cabo Cañaveral e seu objetivo era estudar o planeta Saturno e seu sistema de satélite.

A investigação chegou a Saturno em 2004 e conseguiu orbitar 294 vezes para o planeta até 2017, esgotando seu combustível. Em seguida, a sonda foi deliberadamente submersa em Saturno, para evitar colidir contra um dos satélites e, assim, evitar a poluição radioativa.

Cassini carregou a sonda Huygens, o primeiro objeto fabricado pela humanidade em pousar em um mundo além do cinturão de asteróides: Titan, o maior satélite de Saturno. 

Huygens contribuiu com imagens da paisagem de Titan, bem como a estrutura dos anéis. Ele também obteve imagens de Mimas, outro satélite de Saturno que os pastores anéis. Eles mostram a enorme cratera Herschel, com uma enorme montanha em seu centro.

Cassini também confirmou a presença de água em Encama, a sexta e geada da lua de Saturno, 500 km de diâmetro, que está em ressonância orbital com Dione. 

Encardar, a geada da lua de Saturno que abriga um oceano dentro. Imagem da sonda Cassini

A água do Encard está quente e, no planeta, são abundantes os gêiseres e fumaroles que expulsam o vapor de água e os compostos orgânicos, e é por isso que muitos acreditam que poderia abrigar a vida.

Sobre Janeto, outro dos grandes satélites de Saturno, as imagens de Cassini revelaram um lado sombrio, cuja origem ainda é indeterminada.