larshaukeland

Saturn

Når folk ser inn i teleskopet og ser Saturn for første gang er den typiske responsen “wow!” Alle de andre planetene ser ut som enkle disker med noen få overflate trekk, men Saturns rike ringsystemer får det til å likne mer på et stykke med himmelske juveler. Bygget opp av billioner av småmåner – partikler av is – gir disse ringene i bane rundt Saturn et overveldende tre-dimensjonal åpenbaring som er ganske så forskjellig fra andre planeter.

Grunnleggende egenskaper

Saturn er på mange måter en litt mindre versjon av Jupiter. Den er laget av hydrogen og helium gass og spor av molekyler som metan og amoniakk, noe som gir planeten den gule fargen. Som med Jupiter, så er fargefulle skyer strukket ut i et belte (mørk farge) og soner (lys farge). Men Saturns belter og soner er mer subtil (hårfin) enn Jupiters.

Ni ganger større enn jorden har Saturn den laveste tettheten av noen planet, og overraskende nok ville den faktisk flyte i vann. På en distanse av 890 millioner engelske mil fra solen tar det Saturn 29,5 år å gå bare en runde.

Kraftige stormer store nok til å bli sett fra jorden utvikler seg fra tid til annen i Saturns atmosfære og ser ut som lyse regioner inni beltene og sonene. Selv om Saturn ikke har noen permanente stormer, slik som Jupiters Store Røde Prikk, så kan periodiske stormer vare i månedsvis. En Stor Hvit Prikk manifesterer seg omtrent hvert 30. år i løpet av planetens nordiske hemisfæres sommer, og kan periodisk hende utenom dette også, som det gjorde i 2010.

Ringenes herre

Selv om Jupiter, Uranus og Neptun alle har sine egne ringsystemer, så er Saturns ringer de mest imponerende. Hovedringene strekker seg 17.000 engelske mil i lengde men er bare en engelsk mil tykk. Til sammenlikning er dette over ett tusen ganger tynnere enn den relative tykkelsen av en DVD. Ringene går i bane langs med Saturns ekvator. Heldigvis er planetens roterende akse tippet 26,7 grader i forhold til planetens bane rundt solen, noe som gir oss en fantastisk utsikt over ringene. Uten denne tippingen ville ringene alltid ha vært rett på, noe som ville ha gjort ringene praktisk talt usynlige.

Når den går i bane rundt solen, så forandres ikke Saturns vippegrad – det er vårt perspektiv av planeten som forandrer seg ettersom vi ser den fra forskjellige vinkler. Fra jorden ser det ut som om Saturns vippegrad gradvis beveger seg fra 26,7 grader til -26,7 grader, og tilbake igjen hvert 29,5 år ettersom Saturn fullfører banen sin.

På grunn av dette så ser det ut som om Saturns ekvator er midt-på fra vårt synspunkt en gang hvert femtende år. Dette skjer rundt den tiden når Saturn har vår- eller høst solverv – perioden da Saturns ekvatoriske plan krysser solen. Siden Saturns ringer går i bane rundt ekvator, så ser det ut som om de også er midt-på i flere måneder av Saturns solverv perioder, og likner på en pinne som er stukket igjennom midten av en drue. I ukevis rundt solvervene er Saturns ringer så nær midt-på at de er usynlige, noe som drastisk forandrer planetens utseende. Den siste rett-på hendelsen var i september 2009, og den neste vil komme i 2025. Derimot, når solen er lengst fra Saturns ekvatoriske plan i løpet av planetens sommer og vinter solverv, så observerer vi Saturn med sin nordlige og sørlige hemisfære tippet maksimalt mot oss. Disse tidene kan vi få de mest spektakulære syn av ringene.

Saturn har flere forskjellige systemer  av ringer som varierer i styrke. De tre hovedringene som er synlig med et beskjedent teleskop er merket med A-, B- og C ringer. A er den ytterste av disse. B er i midten og er den sterkeste. C ringen er den svakeste og er vanskelig å se unntatt i et høykvalitets teleskop. Et lite men merkbart tomrom, Cassini Delingen, er mellom A- og B ringene og er vanligvis synlig i et beskjedent bakgårds teleskop under gode forhold. Det eksisterer også mindre skiller, slik som Encke Gapet inni A ringen, men disse er ikke vanligvis mulig å skille ut uten at en har de absolutt sterkeste teleskopene.

Fire romfartøyer har besøkt Saturn: Pioneer 11, Voyager 1, Voyager 2 og Cassini. Disse ubemannede sondene har sendt oss spektakulære nærbilder av Saturn, ringene dens og månene. Pioneer 11 oppdaget først F ringen, en smal fil av ispartikler som går i bane like utenfor A ringen, og inneholder masser av tråder som er vridd inn i hverandre som i et tau.

Månene

Ved siste telling hadde Saturn 62 måner som vi vet om – og det inkluderer ikke milliardene av småmåner som er med i ringene. De fleste av disse månene er små – bare noen få engelske mil i bredde. Bare 13 av dem er større enn 50 engelske mil i diameter, og bare fem er større enn 500 engelske mil i diameter. Titan er den største, lett synlig i et lite teleskop eller en god kikkert som en liten oransje stjerne ved siden av planeten. Med 3200 engelske mil i diameter er Titan den nest største månen i solsystemet (bak Jupiters Ganymede), omtrent 48% større enn jordens måne. Akkurat som Ganymede er Titan større enn planeten Merkur, og ville ha blitt klassifisert som en planet dersom den hadde gått direkte i bane rundt solen.

Titan er den eneste kjente månen med en tykk atmosføære. Denne atmosfæren er sammensatt primært av nitrogen, men har også spor av metan og andre hydrokarboner. Det er disse spor molekylene som gir Titans oransje farge og gjør det nesten umulig å se noe på overflaten dens. Eksistensen av metan i Titans atmosfære er et stort mysterium for de som tror at denne månen er milliarder av år gammel; ultrafiolette stråler fra solen forventes å bryte ned metan på en tidsramme av bare noen få titalls millioner år.

En annen av Saturns måner, Mimas, går i bane nær planeten og er lett å gjenkjenne fordi den har et enormt krater på den ene siden. Dette krateret, kalt Herschel, er omtrent en tredjedel av Mimas diameter og gir månen et veldig rart utseende – litt lik Dødsstjernen (the Death Star) i Star Wars.

Til kontast er Saturns måne Enceladus hvit som snø, og har bare små kratere. Cassini romfartøyet oppdaget skyer av isete materiale som ble sprutet ut som geysirer nær denne månens sørpol, noe som indikerer at Enceladus har betydelig intern varme. Dette er et problem for dem som tror at solsystemet er milliarder av år gammelt fordi dersom månen virkelig var så gammel, så skulle den varmen ha unnsluppet for lenge siden. Til forskjell fra Jupiters måne Io, så opplever ikke Enceladus nok gravitasjons dragning til regenerere (fornye) den interne varmen.

Saturn er den eneste planeten som har trojanske måner – måner som deler samme bane i presis samme fart slik at de ikke kolliderer. I et hvilket som helst planet-måne system er det to trygge lokaliteter hvor en annen liten måne kan plasseres slik at den Den større månen, den lille månen og planeten danner et likesidet triangel – en veldig stabil konfigurasjon. Saturns måne Tethys deler bane med Telesto (og er 60 grader foran Tethys). I tillegg deler Dione bane med Helene (som leder) og Polydeuces (som følger).

Saturns måner er delvis ansvarlig for den komplekse oppbygningen av ringene. Små gravitasjonsfelt fra disse månene kan forurolige ring partikler inn i forskjellige baner på forskjellige måter.Månen Mimas er ansvarlig for Cassini Delingen. Mimas bane er utenfor hovedringene, men er i en 1:2 ressonans med hvilken som helst småmåne som kommer innom Cassini Delingen; det vil si, Mimas går en gang rundt banen sin mens Cassini Delingen går to ganger rundt. En hvilken som helst småmåne ville gjentatte ganger få et gravitasjon drag ved samme punkt i banen deres, noe som til slutt vil dra dem ut av denne banen og forlate Cassini Delingen relativt tom for måner.

Encke Gapet er forårsaket av månen Pan. Pan går i bane inni Encke Gapet og gravitasjonen bøyer av de småmånene som kommer nær den.

Prometeus og Pandora er månene som er ansvarlig for den tynne F ringen. Prometeus går i bane like innenfor F ringen, og Pandora går i bane like utenfor. Disse er kalt hyrde måner fordi gravitasjonen deres bøyer av småmånene tilbake til F ringen. Mange andre hyrde måner har blitt oppdager i solsystemet vårt.

Janus og Epimetheus er to spesielt fascinerende måner som har presentert astronomer med en innviklet gåte. Epimetheus er omtrent 72 engelske mil i diameter, og Janus er 111 engelske mil i diameter.  Begge har en nær sirkulær bane rundt Saturns ekvator; Epimetheus går i bane på en distanse av 94.089 engelske mil fra Satun mens Janus er litt lengre vekke med sin 94.120 engelske mil. Siden Epimtheus er 31 engelske mil nærmere planeten enn det Janus er, så er banen littrasker (Keplers tredje lov). Begge månene tar cirka 16,7 timer å gå i bane rundt Saturn, men siden Epimetheus er på innsiden, tar den 30 sekunder mindre tid. Så, dersom de to månene var satt på samme startlinje, så ville Epimetheus lede litt og til slutt nå igjen Janus etter cirka fire år. Gåten kommer når vi betrakter det som skjer når Epimetheus skal til å passere Janus i det fjerde året. Husker forskjellen mellom de to banene er bare 31 engelske mil – men det er mindre enn diameteren på begge månene. Så hvordan kan Epimetheus passere Janus uten å kollidere? Disse månene har blitt observert i mange tiår, og de har enda ikke kollidert.

Svaret til gåten har å gjøre med jordens månes tilbakegang. Husk at tidevanns kreftene drar frem på jordens måne, og gir den energi. Denne ekstra energien forårsaker at månen går i en høyere (fjernere) bane, omtrent 1,5 tommer hvert år. En liknende effekt skjer mellomJauns og Epimetheus. Når Epimetheus nærmer seg Janus bakenfra, drar Janus gravitasjon Epimetheus fremover – noe som gir Epimetheus ekstra energi som får den til å gå i en høyere bane. I mellomtiden drar Epimetheus graviasjon bakover på Janus, noe som forårsaker at Janus mister energi og faller i en lavere bane. De to månebe unngår kollisjon ved å bytte baner! Etter dette  byttet, så er Janus på innsiden og begynner å gå fortere enn Epimetheus, som er på den langsommere utsiden. Seperasjonen deres øker gradvis inntil fire år senere når de to månene er klar til å møte hverandre igjen. Denne gangen forårsaker den like gravitasjonen at de bytter tilbake til sin originale bane.

Hvilket fantastisk solsystem Gud har skapt! Nesten hver eneste dag oppdages en ny vitenskaplig oppdagelse som gir oss et lite glimt av Guds tanker, og Saturn er absolutt et fantastisk eksempel på Hans skapende geni.

—