Saturn
Saturn am 21.03.2009 mit fast geschlossenem Ring. Im August ist er
exakt von der Seite zu sehen!
Foto: © Rudolf MüllerSaturn ist der zweitgrößte Planet unseres Sonnensystems. Seine Ringe wurden bereits 1610 von Galileo Galilei mit einem seiner ersten Teleskope entdeckt. Er erkannte jedoch nicht, dass die Ringe vom eigentlichen Planeten getrennt waren und sah einen "Planeten mit Henkel".
Innerer Aufbau
Die mittlere Dichte des Saturns beträgt nur 0,687 (Wasser hat eine Dichte von 1). Saturn besteht hauptsächlich aus Wasserstoff, der "Ursprungsmaterie" des Universums. Der atmosphärische Druck erhöht sich mit zunehmender Tiefe immer mehr bis der Wasserstoff verflüssigt wird. Im Inneren des Planeten ist er so hoch, dass Wasserstoff "metallische" (feste) Eigenschaften annimmt und dadurch sogar Ströme und Magnetfelder leitet. Man nimmt an, dass elektrische Ströme in diesem metallischen Wasserstoff verantwortlich für das Magnetfeld des Planeten sind. Vermutlich befindet sich im Inneren Saturns ein etwa 2 bis 5 Erdmassen großer Gesteinskern. Durch die immer noch anhaltende Kontraktion herrschen im Kernbereich Temperaturen von ca. 15.000°C. Deshalb strahlt der Saturn dreimal so viel Wärme in den Weltraum ab, wie er von der Sonne erhält.
Atmosphäre
Die Atmosphäre des Saturns besteht überwiegend aus Wasserstoff (H2) (96,3%) und Helium (He) (3,9%). Der Rest enthält Spuren von Ammoniak (NH3) (0,4%), Methan, Wasserdampf und anderen Gasen wie Ethan, Acetylen und Phosphin. Bilder der Raumsonden zeigten Wolkenwirbel, ähnlich wie beim Jupiter. Die Temperatur an der Wolkenobergrenze des Saturns liegt bei ca. -180°C.
Saturns rotiert in Äquatornähe in 10 Stunden, 13 Minuten und 59 Sekunden und an den Polen in 10 Stunden, 39 Minuten und 24 Sekunden um seine Achse. Da der Ringplanet ein Gasplanet ist, findet eine "differenzielle Rotation" statt. Im Jahr 1980 maß die Raumsonde Voyager 1 die höchsten jemals gemessenen Windgeschwindigkeiten im Sonnensystem in Äquatornähe des Saturn von bis zu 1.800 km/h! Ab dann nahmen die Winde ab. Mit der Hubble Space Telescope wurden zwischen 1996 und 2004 "nur" noch Geschwindigkeiten von 1000 km/h gemessen. Die Raumsonde Cassini stellte dann wierder "auffrischende" Winde von 1350 km/h fest!
Ringsystem
Die Ringe wurden alphabetisch in der Reihenfolge ihrer Entdeckung benannt (A-, B-, C-Ring... usw.). Die tatsächliche Reihenfolgen von innen nach außen ist: D-, C-, B-, A-, F-, G- und E-Ring. Die Raumsonden Pioneer 11 (1979), Voyager 1 (1980) und Voyager 2 (1981) lieferten erstmals hoch aufgelöste Bilder des Ringsystems. Seit 2004 umrundet die Raumsonde Cassini den Saturn und erforscht die Ringe mit bisher unerreichter Genauigkeit. Dabei wurde und wird das Ringsystem auch im Gegenlicht fotografiert um es genauer zu untersuchen. Heute ist bekannt, dass praktisch jedes Teilchen von der Größe von Rauch (Mikometerbereich) bis hin zu kleinen "Schäferhundmonden" mit einigen km Durchmesser, ihre eigene Umlaufbahn haben. Es handelt sich also nicht um einen Ring, sondern um Kleinkörper Milliarden kleiner und kleinster Teile, die den Saturn umrunden.
Der "Ring" hat einen Außendurchmesser von ca. 250.000 km, ist aber nur weinige hundert Meter bis ca. 1 km dick!
Die Tabelle enthält eine Übersicht aller bislang bekannten Ringe und Teilungen des Saturns:
Name des Rings
Unterbrechung
Breite
Entfernung zum Planeten
D-Ring
Guerin-Teilung
7.500 km
67.000 km
C-Ring
Maxwell-Teilung
17.500 km
74.500 km
B-Ring
Cassini-Teilung
Huygens-Lücke25.500 km
92.000 km
A-Ring
Encke-Minima
Encke-Teilung14.600 km
122.200 km
2004 1R
300 km
138.000 km
F-Ring
30-500 km
140.210 km
G-Ring
8.000 km
165.800 km
E-Ring
300.000 km
180.000 km
Monde
Zwischenzeitlich kennt man 60 Saturnmonde mit Durchmessern zwischen 5 und 5.200 km. Sie bestehen größtenteils aus Gestein und leichten gefrorenen eisartigen Substanzen. Die fünf größeren inneren Monde - Mimas, Enceladus, Tethys, Dione und Rhea - sind nahezu kugelförmig und bestehen zum größten Teil aus Eis. Gesteine könnten bis zu 40% der Masse von Dione ausmachen. Die Oberflächen der fünf Monde weisen viele Krater auf, die durch Einschläge von Meteoriten verursacht wurden.
In den vergangenen Jahren wurden mehrere kleine Monde außerhalb des A-Ringes und in der Nähe des F-Ringes und des G-Ringes entdeckt. Dabei geben die beiden Monde Prometheus und Pandora hinsichtlich ihres Bahnverlaufes den Wissenschaftlern immer neue Rätsel auf - bislang ist nicht geklärt, welchen mechanischen Einflüssen diese Trabanten unterworfen sind. Noch nicht ganz gesichert ist die Entdeckung von vier so genannten trojanischen Monden von Tethys und eines trojanischen Mondes von Dione. Der Begriff trojanisch wird für Himmelskörper wie Monde oder Asteroiden verwendet, die in stabilen Bereichen vorkommen und die dem Himmelskörper auf seiner Bahn um einen Planeten oder die Sonne vorauseilen oder folgen. Ein ähnliches Phänomen kann man auch bei der Asteroiden-Gruppe der Trojaner beobachten. Am 7. August 2000 haben Astronomen der europäischen Südsternwarte La Silla in Chile zwei weitere Monde entdeckt. Die letzten Monde wurden nun von einem internationalen Wissenschaftlerteam entdeckt. Die Existenz der Monde 2000 S3 und 2000 S4 ist augenblicklich noch nicht gesichert. Am 05.02.2003 entdeckten Scott S. Sheppard und David C. Jewitt den Mond 2003 S1. Die irregulären Monde des Planeten wurden alle mittels Erdgebundener Teleskope in den Jahren 2000 und 2003 entdeckt. Die Mission der Sonde Cassini entdeckte 2004 die Monde 2004 S1, 2004 S2 und 2004 S3. Weitere Aufnahmen der Mission zeigen Hinweise auf weitere, bislang unentdeckte Monde.
Kurzübersicht wichtiger Daten
Merkmal
Wert
Äquatordurchmesser (relativ zur Erde)
120.540 km (9,41)
Masse (relativ zur Erde)
568,50×1024 kg (95,16)
Dichte
0,70 g/cm3
Oberflächenschwerkraft relativ zur Erde
1,16
Durchschnittstemperatur Wolkenoberfläche
-176°C
Albedo
0,47
Durchmesser (scheinbar)
max. 19,40"
Inklination
26,73°
Exzentrizität
0,05
Perihel
1.343 Mio. km
Aphel
1.509 Mio. km
Umlaufdauer
29,5 Jahre
Rotationsdauer
10:39 Stunden
Bahngeschwindigkeit (durchschnittlich)
9,67 km/s
Abplattung an den Polkappen
0,100
Anzahl der Monde
60 (Stand Februar 2009)
Scheinbarer Durchmesser
Der Scheinbare Durchmesser eines Himmelsobjekts hängt von seiner tatsächlichen Größe und seiner Entfernung ab.
Beispiel:
Ein Planet mit einem tatsächlichen Durchmesser von 10.000 km in einer bestimmten Entfernung x erreicht im Teleskop einen scheinbaren Durchmesser von 10". Stünde nun ein 2. Planet mit 20.000 km Durchmesser in doppeltem Abstand (2x), würde er im Teleskop genau so groß erscheinen wie der erste Planet.