Szaturnusz

A Szaturnusz a Naptól számítva sorrendben a Naprendszer hatodik bolygója; tömegét tekintve pedig a Naprendszer második legnagyobb tömegu bolygója. A Szaturnusz - a Jupiterhez hasonlóan - gázóriás, azaz nem rendelkezik szilárd felszínnel.

A Szaturnusz legfontosabb adatai:

Fél-nagytengelye: 1.429.400.000 km (9,54 CsE)
Átméroje (az egyenlítonél): 120.536 km
Tömege: 5,68·1026 kg

A római mitológiában Szaturnusz a mezogazdaság istene. A görög mitológiában Szaturnusznak Kronosz a megfeleloje. O Uránosz és Gaia fia, valamint Zeusz apja.

A Szaturnusz bolygó már igen régóta ismert. Távcsovel eloször Galilei figyelte meg 1610-ben, akit megzavart a bolygó különös kinézete. A bolygó megfigyelése a korai idokben bonyolult volt, ugyanis távcsobeli kis-nagyítású képe változik amint a Föld néhány évente áthalad a Szaturnusz gyuruinek síkján. A jelenséget 1659-ben Christian Huygens értelmezte helyesen. Sokáig úgy tunt, hogy a Szaturnusz gyurui a Naprendszerben egyediek, 1977-tol azonban tudjuk, hogy a Jupiter, Uránusz, valamint a Neptunusz körül is találhatók halvány gyuruk.

A Szaturnuszt elsoként a Pioneer-11 urszonda kereste fel 1979-ben. Késöbb a Voyager szondák is meglátogatták, legutoljára 2004-ben a Cassini szonda állt pályára a bolygó körül. A tervek szerint a Cassini legalább négy évig kering majd a bolygó körül.

A Szaturnusz szemmel láthatóan lapult, az egyenlítojéhez, valamint a sarkokhoz tartozó átméro közötti különbség eléri a 10%-ot! Ez a gyors tengelykörüli forgás, valamint a folyékony állapot következménye.

A Szaturnusz a Naprendszer legkevésbé suru bolygója, surusége a vízénél is kisebb. A Jupiterhez hasonlóan a Szaturnusz 75%-a hidrogénbol, 25%-a héliumból áll. Nyomokban még található: víz, metán, ammónia, valamint különféle kozetek is. A bolygó összetétele - a feltételezések szerint - igen hasonló a szoláris osköd összetételéhez.

A Szaturnusz belso felépítése igen hasonló a Jupiteréhez: a belso kozetmagot egy folyékony, fémes hidrogénbol álló köpeny veszi körül, majd ezt követi a molekuláris hidrogénbol és héliumból álló réteg, mely legbelül folyékony, majd a felszín felé haladva gáz halmazállapotúvá válik. A Szaturnusz belso részének homérséklete 12000 K, a lassú gravitációs összehúzódás miatt a bolygó energiát sugároz. Ugyanakkor csupán a bolygó gravitációs összehúzódása nem fedezi a teljes kisugárzott energiát, így a bolygó belsejében eddig még nem teljesen tisztázott folyamat is termel energiát, amely a héliumnak a bolygó belso részében történo kicsapódásával kapcsolatos.

A Jupiternél már megismert légkörbeli színes sávok a Szaturnusz esetében jóval halványabbak. A Voyager szondák a Szaturnusz légkörében találtak a - Jupiternél már megfigyelt - örvényeket és foltokat is. 1990-ben a Hubble Space Telescope urtávcso egy olyan hatalmas méretu fehér felhot észlelt a Szaturnusz egyenlítojénél, mely a Voyager szondák látogatásakor még nem volt megfigyelheto.

A Földrol két feltuno, az A és B jelu, valamint egy halványabb, a C jelu gyuru látható. Az A és B gyuruk közötti rést Cassini-résnek nevezik. Az A gyuruben lévo, jóval halványabb rést pedig Encke-résnek hívják. A Voyager felvételei még további négy halványabb gyurut azonosítottak. A Szaturnusz gyurui a többi bolygó gyuruihez képest jóval fényesebbek.

A gyuruk a Földrol folytonos szerkezetunek látszanak, a valóságban azonban megszámlálhatatlan sok kis részecskébol állnak, melyek mindegyike független pályán kering a bolygó körül. A gyurut alkotó részecskék nagysága a centiméterestol a méteresig terjed. A Szaturnusz gyurui nagyon vékonyak: míg átmérojük 250.000 km, vastagságuk egy kilométernél is kisebb. A gyuruk valójában igen kevés anyagot tartalmaznak, anyagukat egy 100 km átméroju gömmbe lehetne préselni. A gyurut alkotó részecskék vízjégbol állnak, de vannak közöttük jéggel bevont kozetdarabok is.

A Voyager felvételei megerosítették az amatorcsillagászok által a gyurukben megfigyelt rejtélyes radiális, külloszeru inhomogenitásokat. Ezek természete még nem ismert, de valószínu, hogy kialakulásuk a Szaturnusz mágneses terével kapcsolatos.

A Szaturnusz holdjai és gyuru-struktúrája között árapály-rezonanciák vannak. Világossá vált, hogy néhány hold (Atlas, Prometheus, Pandora) fontos szerepet játszik a gyuruk stabilizálásában, ezek az úgynevezett terelo holdak. Ugyanakkor a Cassini-rés kialakulásáért a Mimas hold a felelos. A gyuruk Kirkwood-zónákhoz hasonló struktúrája igen bonyolult, és kialakulása a mai napig sincs kelloképpen tisztázva.

A Szaturnusz, valamint a többi gázóriás körüli gyuruk eredete ezidáig nem ismeretes. Elképzelheto, hogy a gyururendszer már a bolygók kialakulásokor képzodött, ekkor azonban a gyururendszer instabil volta miatt egy azóta is tartó anyagutaánpótlási folyamatnak kellene léteznie. Ez valószínuleg a nagyobb holdak szétesésébol adódna. A jelenlegi gyururendszer néhány százmillió éves lehet.

A többi gázóriáshoz hasonlóan a Szaturnusz is jelentos mágneses térrel rendelkezik.



A Szaturnusz holdrendszere


A Szaturnusznak harminc névvel ellátott, valamint ezeken kívül még három, egyelore névtelen holdja van. A Szaturnusz holdrendszere érdekes dinamikai sajátosságokat mutat. Három holdpár, a Mimas-Tethys, Enceladus-Dione és Titan-Hyperion egymással rezonanciában vannak. Az elso két holdpár 1:2, míg a Titan-Hiperion 3:4 arányú rezonanciában áll egymással. A Janus-Epimetheus holdpár pedig egymáshoz igen közeli, úgynevezett koorbitális pályán mozog. Ez azt jelenti, hogy átlagos szögsebességük egyenlo. Ha az ezzel a szögsebességgel forgó koordináta-rendszerbol figyeljük mozgásukat, akkor mindkét hold úgynevezett lópatkó alakú pályán mozog. A Helene hold a Szaturnusz-Dione-rendszer L4 (vezeto) Lagrange pontjának közelében tartózkodik. (Megjegyezzük, hogy ez a mozgás is a koorbitális mozgások családjába tartozik; a Helene hold a Dione koorbitális kíséroje.)

A Titán

A Titán a Szaturnusz legnagyobb és legjelentosebb holdja. (A görög mitológiában a titánok Uránosz és Gaia fiai voltak.) A holdat 1655-ben C. Huygens fedezte fel.

A Titán legfontosabb adatai:

Fél-nagytengelye: 1.221.830 km (a Szaturnusz középpontjától mérve)
Átméroje: 5150 km
Tömege: 1,35·1023 kg

A Titánt sokáig a Naprendszer legnagyobb holdjának vélték. A legújabb megfigyelések kimutatták, hogy a hold igen vastag légkörrel rendelkezik, így átméroje valójában kisebb a Ganymedesénél.

A Titán több urmissziónak is célobjektuma volt. Elsoként a Voyager-1 kereste fel, mely a felszínétol mindössze 4000 km-re repült el. Ezalatt rengeteg információt gyujtött a holdról. 2004 vége felé a Cassini közelítette meg többször a Titánt, míg 2005 januárjában a Huygens szonda leszállt a hold felszínére, ahonnan képeket is továbbított a Földre!


A Titán összetétele hasonló a Ganymedes, a Callisto, a Triton, valamint feltehetoleg a Plutó összetételéhez. Eszerint felerészben kozetekbol, felerészben pedig vízjégbol áll. A hold középpontja körül található a kb. 3400 km átméroju kozetmag, melyet a vízjég különbözo módosulataiban lévo rétegek vesznek körül. Elképzelheto, hogy a Titán belso részében az anyag még magas homérsékletu.

A Titánnak - a naprendszerbeli holdak közül egyedül - jelentos légköre van, felszínén a nyomás 1.5 bar, azaz a földinek másfélszerese. A légkör legnagyobb részben molekuláris nitrogénbol áll, tartalmaz még kb. 6% argont, valamint néhány százalék metánt. Érdekesség, hogy a Titán légkörében szerves molekula-komponensek is megtalálhatók, pl. etán, hidrogén-cianid, szén-dioxid és víz. A szerves anyagok a felso légkört túlnyomórészben alkotó metán napfény általi bomlásából származnak. Ennek eredményeképpen a Titánt egy suru, vastag, szmogszeru köd borítja, mely valószínuleg sok tekintetben hasonlít az osi Föld légkörére. A Titánnak nincs saját mágneses tere, és pályája néha kívül esik a Szaturnusz magnetoszféráján. A hold légköre tehát közvetlenül is ki van téve a napszél hatásának, mely ionizálja a légköre molekuláit, valamint akár további bonyolult kémiai reakciókat is eredményezhet.

A Titán felszíni homérséklete 94 K körüli. A mindent elborító suru ködön kívül a légkörben felhok is találhatók. Ezek valószínuleg metánból, etánból, továbbá egyéb egyszeru szerves anyagból állnak. Az urbol a felhok narancssárga színuek, melyet kis mennyiségben jelenlévo bonyolult molekulák okoznak. A Cassini urszonda érkezése elott úgy gondolták, hogy a felhokbol metán eso esik, mely a hold felszínén egy kb. 1000 m mély óceánt eredményez. Jelenleg azonban úgy tunik, hogy ez nem igaz: a Huygens leszálló egység elozetes eredményei szerint a Titán felszíni ,,vízfolyásai'' most szárazak. A tavak inkább ,,sárosak'', mint folyékonyak, valamint a medencéket sem tölti ki mindig folyadék. A felszínen ugyanakkor világosan látszanak csapadék, erózió, valamint folyékony halmazállapotú anyag nyomai.

Az infravörös tartományban készült földfelszíni képek, valamint a Hubble Space Telescope urtávcso felvételei nyomán kezdenek kirajzolódni a Titán legnagyobb felszíni struktúrái. Ezek egy nagy fényes - elozetesen Xanadu-nak nevezett - ,,kontinens'' létére, továbbá sötétebb tengerekre vagy tavakra engednek következtetni. A Cassini urszonda sokkal nagyobb felbontású infravörös felvételei ugyanennek a struktúrának a létét erosítteték meg. A felszíni alakzatok megfigyelésébol bizonyítást nyert az a feltételezés is, hogy a hold szinkronizált tengelyforgással rendelkezik.