SATURNO

Dati rielaborati fonti Wikipedia e NASA (C)

Saturno è il sesto pianeta del sistema solare in ordine di distanza dal Sole. Si tratta di un gigante gassoso, il secondo più grande dopo Giove. Nel cielo notturno della Terra appare come una stella di prima grandezza di colore giallastro.

Cenni storici

Saturno è l'ultimo dei pianeti facilmente visibili ad occhio nudo, pertanto era conosciuto sin dall'antichità. Tuttavia il primo astronomo ad osservarne una forma allungata fu Galileo Galilei, che con lenti ancora imperfette vide solamente un oggetto oblungo. Nel tempo poi, la variazione dell'angolo visuale degli anelli, gli mostrò un aspetto diverso, per questo motivo egli lo definì come un pianeta "bizzarro".Le successive osservazioni sveleranno un pianeta con gli anelli e dei satelliti che vi ruotano attorno.

Osservazione da Terra

Il momento migliore per osservare Saturno e i suoi anelli è l'opposizione (quando l'elongazione del pianeta è di 180°, e si trova quindi nella parte di cielo opposta al Sole).

In tutti questi casi il diametro di Saturno è troppo piccolo per poterlo percepire ad occhio nudo, e il pianeta apparirà sempre come un punto. È necessario un binocolo o un telescopio di modesta potenza per poter distinguere il disco del pianeta e gli anelli.

Con un telescopio di diametro maggiore di 150 mm, Saturno mostra perfettamente la struttura ad anelli con la divisione di Cassini e nelle migliori condizioni atmosferiche anche la divisione di Encke.

La superficie del pianeta mostra una serie di bande regolari, prive di un'apparente attività. Esse presentano al massimo una variazione tonale nel corso del tempo, o la saltuaria presenza di una WOS.

È parecchio spettacolare l'osservazione periodica degli anelli di taglio, un allineamento perfetto con la Terra che avviene ogni 14 o 16 anni. In queste occasioni il pianeta perde temporaneamente la visibilità degli anelli, mostrando interamente il suo disco. Inoltre è possibile osservare i satelliti all'interno della struttura degli anelli, altrimenti nascosti dall'estrema vicinanza.

Parametri orbitali

Saturno appare visibilmente schiacciato ai poli: i suoi diametri equatoriale e polare differiscono di quasi il 10% (120 536 km contro 108 728 km). Questa forma è il risultato della sua rapida rotazione e della sua composizione fluida, facile a deformarsi. Anche gli altri giganti gassosi sono deformati in maniera analoga, ma in modo molto meno evidente. Saturno è anche l'unico pianeta del sistema solare con una densità media inferiore a quella dell'acqua: solo 0,69 g/cm3. In realtà il valore medio è una combinazione di densità molto basse, nell'atmosfera del pianeta, e densità più elevate all'interno, sicuramente maggiori di quella dell'acqua.

Saturno orbita attorno al Sole ad una distanza media di 1,427 miliardi di km, percorrendo una rivoluzione completa in 29,458 anni terrestri. La sua orbita è inclinata di 2,488° rispetto all'eclittica ed è eccentrica di un fattore 0,0560. Alla sua distanza, la luce del Sole appare 100 volte meno intensa rispetto alle misure effettuate da Terra.

Con una massa pari a 95 volte e un volume pari a 700 volte quello terrestre, Saturno è il secondo pianeta più grande del sistema solare dopo Giove.

L'asse di rotazione è inclinato di 26,73 gradi, regalando al pianeta un ciclo di stagioni analogo a quello terrestre e marziano, ma assai più lungo.

Il periodo di rotazione di Saturno sul proprio asse varia a seconda della quota; gli strati superiori, nelle regioni equatoriali, impiegano 10,233 ore a compiere un giro completo, mentre nucleo e mantello ruotano in 10,675 ore.

Atmosfera

L'atmosfera di Saturno mostra delle bande simili a quelle di Giove, ma molto più deboli e più larghe vicino all'equatore. Esse sono così deboli da non essere mai state osservate prima dell'arrivo delle sonde Voyager. Da allora i telescopi a Terra sono migliorati al punto di poter condurre regolari osservazioni delle caratteristiche atmosferiche di Saturno. Sono state trovate tempeste di forma ovale dalla lunga vita e molto simili a quelle di Giove. Nel 1990 il Telescopio Spaziale Hubble osservò un'enorme nube bianca vicino all'equatore del pianeta, e un'altra fu osservata nel 1994.

L'atmosfera è composta principalmente di idrogeno ed elio; quella di Saturno contiene tuttavia una percentuale di idrogeno leggermente maggiore, oltre ad una quantità di fosforo ed arsenico circa 10 volte superiore. Anche nel caso di Saturno, come per Giove, è stato possibile individuare tramite la spettroscopia agli infrarossi la presenza di concentrazioni infinitesimali di monossido di carbonio, fosfina, idruro di germanio ed arsina. Forse questi composti chimici, che normalmente non potrebbero esistere in un'atmosfera a base di idrogeno ed elio, si originano in reazioni chimiche sconosciute e sono poi spinti fino al livello atmosferico visibile del pianeta da forti moti convettivi. Una sostanziale differenza fra le atmosfere di Giove e Saturno è la presenza di bande chiare e scure, specialmente presso l'equatore, molto evidenti nel primo ma estremamente soffuse e poco contrastate nell'altro. Il motivo è probabilmente la minore temperatura atmosferica di Saturno (130 K nell'alta atmosfera), che favorisce la formazione di nubi ad una profondità maggiore rispetto a Giove. Ciononostante l'atmosfera saturniana è percorsa da venti fortissimi, che soffiano fino a 1800 km/h presso l'equatore. Sono inoltre presenti cicloni, soprattutto alle alte latitudini, dalla durata relativamente breve e dalle dimensioni massime di circa 1200 km.

Struttura interna

L'interno di Saturno è simile a quello di Giove, con un nucleo roccioso, uno strato di idrogeno metallico liquido sopra di esso, e uno strato di idrogeno molecolare ancora più sopra. Sono presenti tracce di ghiacci di vari elementi. L'interno di Saturno è molto caldo (12 000 K nel nucleo), e l'intero pianeta emette nello spazio più energia di quella che riceve dal Sole. La maggior parte di questa energia proviene da una lenta compressione gravitazionale chiamata meccanismo di Kelvin-Helmholtz, ma sembra che tale fenomeno non basti a spiegare l'ammontare di energia osservata. Una proposta per spiegare il calore in più è la discesa di gocce di elio molto all'interno di Saturno, che genererebbe calore per frizione contro l'idrogeno circostante.

Saturno è molto simile nella struttura a Giove e nella composizione al Sole essendo composto per il 75% di idrogeno ed il 25% di elio, con tracce d' acqua, metano ed ammoniaca.

Nello strato esterno è presente un' atmosfera dove si alternano fasce chiare e scure parallele all' equatore con perturbazioni cicloniche e formazioni di nubi; il tutto degrada nella zona sottostante, un oceano liquido di idrogeno molecolare ed elio che sovrasta un involucro tra 0,2 e 0,5 raggi planetari sottoposto ad una pressione di 3 milioni di atmosfere dove domina l'idrogeno metallico liquido ad una temperatura di circa 20 000°C.

Successivamente, al centro del pianeta, è presente il nucleo, che misura 0,2 raggi planetari, circa le dimensioni della Terra, con una temperatura di circa 12 000°C ed una pressione di 8 milioni di atmosfere, formato da silicati ferrosi e ghiaccio.

Siccome Saturno, al pari di Giove, irradia, nell' infrarosso, una energia all'incirca doppia di quella che riceve dal Sole, si pensa che l'elio essendo più pesante dell'idrogeno sprofondi nell'oceano liquido, si comprima e di conseguenza liberi calore che per convezione migra verso l'alto fino all'atmosfera, dove può sfuggire nello spazio.

Satelliti naturali

Saturno possiede un elevato numero di satelliti naturali: se ne conoscono una cinquantina tra confermati e probabili, di cui 12 scoperti nel 2005 grazie al telescopio giapponese Subaru; solo 30 sono attualmente dotati di nomi propri. Non sarà mai possibile quantificare con precisione il loro numero, perché tecnicamente tutti i minuscoli corpi ghiacciati che compongono gli anelli di Saturno sono da considerarsi satelliti. Il satellite saturniano più interessante è di gran lunga Titano, l'unico satellite del sistema solare a possedere una densa atmosfera.

Il gran numero di satelliti e la presenza degli anelli rende molto complessa la dinamica del sistema di Saturno. Gli anelli sono influenzati dai movimenti dei satelliti, che causano marcate divisioni, e l'interazione mareale con Saturno porta effetti perturbanti sulle orbite dei satelliti minori.

Nome		Diametro medio	Massa	Raggio orbitale medio	Periodo orbitale	Scoperta	Gruppo
Saturno XVIII	Pan	35×35×23 km	2,7×10^15 kg	133 583 km	0,575 giorni	1990
Saturno XXXV	Dafni	7 km	?	136 505 km	0,59537 giorni	2005
Saturno XV	Atlante	40×20 km	?	137 670 km	0,6019 giorni	1980
Saturno XVI	Prometeo	145×85×62 km	0,270×10^18 kg	139 350 km	0,6130 giorni	1980
Saturno XVII	Pandora	114×84×62 km	0,220×10^18 kg	141 700 km	0,6285 giorni	1980
Saturno XI	Epimeteo	144×108×98 km	0,560×10^18 kg	151 422 km	0,6942 giorni	1980
Saturno X	Giano	196×192×150 km	2,01×10^18 kg	151 472 km	0,6945 giorni	1966
Saturno I	Mimante	397 km	38,0×10^18 kg	185 520 km	0,942422 giorni	1789
Saturno XXXII	Metone	3 km	?	194 000 km	1,01 giorni	2004
Saturno XXXIII	Pallene	4 km	?	211 000 km	1,14 giorni	2004
Saturno II	Encelado	499 km	73,0×10^18 kg	238 020 km	1,370218 giorni	1789
Saturno XIII	Telesto	34×28×36 km	?	294 660 km	1,887802 giorni	1980
Saturno III	Teti	1 060 km	0,622×10^21 kg	294 660 km	1,887802 giorni	1684
Saturno XIV	Calipso	34×22×22 km	?	294 660 km	1,887802 giorni	1980
Saturno XII	Elena	36×32×30 kg	?	377 400 km	2,736915 giorni	1980
Saturno IV	Dione	1 118 km	1,05×10^21 kg	377 400 km	2,736915 giorni	1684
Saturno XXXIV	Polluce	13 km	?	377 400 km	2,736915 giorni	2004
Saturno V	Rea	1 528 km	2,49×10^21 kg	527 040 km	4,5175 giorni	1672
Saturno VI	Titano	5 151 km	135×10^21 kg	1 221 850 km	15,94542 giorni	1655
Saturno VII	Iperione	410×260×220 km	17,7×10^18 kg	1 481 100 km	21,27661 giorni	1848
Saturno VIII	Giapeto	1 460 km	1,88×10^21 kg	3 561 300 km	79,33018 giorni	1671
Saturno XXIV	Kiviuq	16 km	3,3×10^15 kg	11 365 000 km	1,2298 anni	2000	Gruppo Inuit
Saturno XXII	Ijiraq	12 km	?	11 442 000 km	1,2361 anni	2000	Gruppo Inuit
Saturno IX	Febe	220 km	4,00×10^18 kg	12 944 300 km	-1,5009 anni	1899	Gruppo Nordico
Saturno XX	Paaliaq	22 km	?	15 199 000 km	1,8806 anni	2000	Gruppo Inuit
Saturno XXVII	Skadi	8 km	?	15 647 000 km	-1,9956 anni	2000	Gruppo Nordico
Saturno XXVI	Albiorix	32 km	?	16 404 000 km	2,1451 anni	2000	Gruppo Gallico
Saturno XXXVII	Bebhionn	6 km	?	16 950 000 km	2,25 anni	2004	Gruppo Inuit
Saturno XLVII	Skoll	6 km		17 610 000 km	-2,3792 anni	2006
Saturno XXVIII	Erriapo	10 km	?	17 616 000 km	2,3871 anni	2000	Gruppo Gallico
S/2007 S 1		7 km	?	17 910 600 km	-2,44 anni	2007	Gruppo Inuit
S/2006 S 4		6 km		18 105 000 km	-2,4778 anni	2006
Saturno XXIX	Siarnaq	40 km	?	18 160 000 km	2,4452 anni	2000	Gruppo Inuit
Saturno XLIV	Hyrokkin	8 km		18 217 125 km	-2,4970 anni	2004
Saturno XXI	Tarvos	15 km	?	18 247 000 km	2,5342 anni	2000	Gruppo Gallico
S/2004 S 13		6 km	?	18 450 000 km	-2,48 anni	2004	Gruppo Nordico
S/2006 S 6		6 km		18 600 000 km	-2,5791 anni	2006
S/2004 S 17		4 km	?	18 600 000 km	-2,70 anni	2004	Gruppo Nordico
Saturno XXV	Mundilfari	7 km	?	18 722 000 km	-2,6048 anni	2000	Gruppo Nordico
Saturno XXXVIII	Bergelmir	6 km	?	18 750 000 km	-2,76 anni	2004	Gruppo Nordico
S/2006 S 1		6 km		18 981 135 km	-2,6558 anni	2006
Saturno XXXVI	Ægir	6 km	?	19 350 000 km	-2,81 anni	2004	Gruppo Nordico
Saturno XXXI	Narvi	7 km	?	19 370 700 km	-2,7558 anni	2003	Gruppo Nordico
S/2004 S 12		5 km	?	19 650 000 km	-2,87 anni	2004	Gruppo Nordico
Saturno XXXIX	Bestla	7 km	?	19 650 000 km	-2,88 anni	2004	Gruppo Nordico
Saturno XXIII	Suttungr	7 km	?	19 666 700 km	-2,8192 anni	2000	Gruppo Nordico
Saturno XL	Farbauti	5 km	?	19 800 800 km	-2,95 anni	2004	Gruppo Nordico
S/2004 S 7		6 km	?	19 800 000 km	-3,02 anni	2004	Gruppo Nordico
Saturno XLIII	Hati	6 km	?	19 950 000 km	-2,96 anni	2004	Gruppo Nordico
Saturno XXX	Thrymr	7 km	?	20 810 300 km	-3,07 anni	2000	Gruppo Nordico
S/2006 S 3		6 km		21 132 000 km	-3,13 anni	2006
Saturno XLI	Fenrir	4 km	?	22 200 000 km	-3,48 anni	2004	Gruppo Nordico
Saturno XLII	Fornjot	6 km	?	22 200 000 km	-3,71 anni	2004	Gruppo Nordico
Saturno XLVIII	Surtur	6 km		22 290 000 km	-3,39 anni	2006
Saturno XLV	Kari	7 km		22 350 000 km	-3,41 anni	2006
Saturno XIX	Ymir	18 km	?	23 174 600 km	-3,61 anni	2000	Gruppo Nordico
Saturno XLVI	Loge	6 km		23 190 000 km	-3,60 anni	2006

Benché la distinzione non sia rigorosamente definita, le lune di Saturno possono essere ripartite in sei gruppi.

I "pastori" degli anelli

I satelliti "pastori" sono lune che orbitano all'interno o immediatamente all'esterno del sistema di anelli di un pianeta. Hanno l'effetto di modellare gli anelli dando loro bordi netti o creando discontinuità tra di essi. I satelliti pastori degli anelli di Saturno sono Pan, Atlante, Prometeo, Pandora, Epimeteo, e Giano, oltre ai satelliti non confermati S/2004 S 4 e S/2004 S 3.

I grandi satelliti interni

I satelliti più vicini a Saturno orbitano all'interno del tenue anello E; si tratta di Mimante, Encelado, Teti e Dione.

La situazione è in verità più complessa; risale agli anni 2000 la scoperta di due satelliti naturali minori, Metone e Pallene, che orbitano all'interno di questo gruppo, tra Mimante ed Encelado. Il gruppo comprende anche numerosi satelliti co-orbitanti, che costituiscono una classe a sé.

Le lune co-orbitanti

Le lune co-orbitanti sono una prerogativa unica del sistema saturniano. Sono satelliti troiani, che condividono la stessa orbita attorno a Saturno con un'altra luna ad una distanza angolare tale da non collidere mai con essa. Teti ha due co-orbitanti: Telesto e Calipso, come pure Dione: Elena e Polideuce.

Le grandi lune esterne

Le più grandi lune di Saturno orbitano tutte oltre l'anello E e possono essere considerate un gruppo distinto. Sono Rea, Iperione (che è relativamente piccolo), Titano e Giapeto.

Anelli

Saturno possiede un magnifico sistema di anelli planetari, composti da milioni di piccoli oggetti ghiacciati, della grandezza di un chilometro o meno, orbitanti attorno al pianeta sul suo piano equatoriale, e organizzati in un anello piatto. Poiché l'asse di rotazione di Saturno è inclinato rispetto al suo piano orbitale, anche gli anelli risultano inclinati. Questa natura "granulare" degli anelli fu dimostrata per via teorica fin dal 1859 dal fisico scozzese J. C. Maxwell.

Gli anelli iniziano ad un'altezza di circa 6600 chilometri dalla sommità delle nubi di Saturno e si estendono fino a 120 000 chilometri, poco meno di un terzo della distanza Terra-Luna. Il loro spessore è mediamente pari ad appena 3 km.

La loro scoperta è dovuta a Christiaan Huygens, nel 1655; in precedenza già Galileo Galilei aveva notato delle insolite protuberanze ai lati del pianeta, ma la scarsa potenza del suo telescopio e la particolare posizione di Saturno all'epoca - con gli anelli disposti di taglio per un osservatore terrestre, e quindi periodicamente invisibili - non gli avevano permesso di distinguerne la forma con chiarezza.

Gli anelli sono divisi in sette fasce, separate da delle divisioni che sono quasi vuote. L'organizzazione in fasce e divisioni risulta da una complessa dinamica ancora non ben compresa, ma nella quale giocano sicuramente un ruolo i cosiddetti satelliti pastori, lune di Saturno che orbitano all'interno o subito fuori dell'anello.

L'origine degli anelli è sconosciuta. Ci sono due ipotesi principali: che siano il risultato della distruzione di un satellite di Saturno, ad opera di una collisione con una cometa o con un altro satellite, oppure che siano un "avanzo" del materiale da cui si formò Saturno che non è riuscito ad assemblarsi in un corpo unico. Le teorie attuali suggeriscono che gli anelli siano instabili e abbiano una vita relativamente breve: in pochi milioni di anni dovrebbero disperdersi o cadere sul pianeta stesso. Questo favorirebbe un'origine recente degli anelli.

La divisione più grande fu scoperta da Cassini nel 1675, ed è chiamata divisione di Cassini. Successivamente Bond scoprì che l'anello interno era anch'esso suddiviso (1850). Anche l'anello esterno risultò suddiviso da quella che è chiamata divisione di Enke.

I diversi anelli vengono chiamati anche con le lettere dell'alfabeto. Originariamente la sequenza partiva dal più interno (A) verso l'esterno (B, C, ecc.), ma con la scoperta di nuovi anelli sia all'interno che all'esterno le lettere sono ora piuttosto mescolate.

Nome	Distanza dal centro di Saturno (km)	Larghezza (km)	Chiamato in onore di
Anello D	60.000 - 72.600	12.600
Divisione di Guerin	72.600 - 73.800	1.200
Anello C	73.800 - 92.000	17,500
Divisione di Colombo	77.800	100
Divisione di Maxwell	87.500	270	James Clerk Maxwell
Anello B	92.000 - 117.500	25.500
Divisione di Cassini	117.500 - 122.200	4,700	Giovanni Cassini
Separazione di Huygens	117.680	285-440	Christiaan Huygens
Anello A	122.200 - 136.800	14,600
Divisione di Encke	133.570	325	Johann Encke
Divisione di Keeler	136.530	35	James Keeler
R/2004 S1	137.630	190 (?)
R/2004 S2	138.900	(?)
Anello F	140.210	30-500
Anello G	165.800 - 173.800	8.000
Anello E	180.000 - 480.000	300.000

Esplorazione di Saturno

Saturno fu visitato per la prima volta dalla sonda statunitense Pioneer 11 nel 1979, e nei due anni seguenti dalle sonde Voyager 1 e Voyager 2. Tutte e tre le sonde eseguirono dei fly-by, ovvero si limitarono a passare accanto al pianeta e proseguire oltre. La sonda Cassini-Huygens ha come scopo principale l'esplorazione del sistema di Saturno e in particolare della sua luna Titano. Essa è arrivata il primo luglio 2004 ed è da allora in orbita attorno al pianeta. La stessa missione ha permesso di osservare, nel 2005, laghi e fiumi di metano liquido sulla superficie di Titano, e nel 2006 sbuffi di vapor d'acqua emessi dalla superficie del satellite Encelado: si tratta della prima osservazione certa di acqua non ghiacciata al di fuori della Terra.