saturno

Saturno

O planeta saturno
Planeta principal
Características orbitais
Semi-eixo maior 9,537 070 32
Perélio 9,020 632 24 UA
Afélio 10,053 508 40 UA
Circunferência orbital 59,879 UA
Excentricidade 0,054 150 60
Período orbital 29 a 167 d 6,7 h
Período sinódico 378,1 d (1,035 a)
Velocidade orbital média 9,638 km/s
Inclinação 2,484 46°
Número de Satélites 60
Características físicas
Diâmetro equatorial 120,536 km
Área da superfície 4,38×1010 km²
Volume 7,46×1014 km³
Massa 5,688×1026 kg
Densidade média 0,69 g/cm³
Gravidade equatorial 0,914 g
Dia sideral 10 d ( h)
Velocidade de escape 35,49 km/s
Albedo 0,47
Intervalo de Temperatura ºC a ºC
média: ºC
Composição da Atmosfera
Pressão atmosférica 140kPa
Hidrogênio
Hélio
Metano
Vapor de água
Amônia
Etano
Fósforo
~93%
~5%
0,2%
0,1%
0,01%
0,0005%
0,0001%

Saturno é o sexto planeta do Sistema Solar com uma órbita localizada entre as órbitas de Júpiter e Urano. É o segundo maior, após Júpiter dos planetas gigantes do sistema solar, porém o de menor densidade, tanto que se existisse um oceano grande o bastante, Saturno flutuaria nele. Seu aspecto mais característico é seu brilhante sistema de anéis, o único visível da Terra. Seu nome provém do deus romano Saturno. Faz parte dos denominados planetas exteriores

Saturno é um planeta gasoso, principalmente composto de hidrogênio, com uma pequena proporção de hélio e outros elementos. Seu interior consiste de um pequeno núcleo rochoso e gelo, cercada por uma espessa camada de hidrogênio metálico e uma camada externa de gases. A atmosfera externa tem uma aparência suave, embora a velocidade do vento em Saturno possa chegar a 1.800 km/h, significativamente tão rápido como os de Júpiter. Saturno tem um campo magnético planetário intermediário entre as forças da Terra e o poderoso campo ao redor de Júpiter.

Antes da invenção do telescópio, Saturno era o mais distante dos planetas conhecidos. A olho nu não parecia ser luminoso. O primeiro ao observar seus anéis foi Galileu em 1610, porém devido a baixa inclinação de seus anéis e a baixa resolução de seu telescópio lhe fizeram pensar a princípio que se tratava de grandes luas. Christiaan Huygens com melhores meios de observação pode em 1659 visualizar com clareza os anéis. James Clerk Maxwell em 1859 demonstrou matematicamente que os anéis não poderiam ser um único objeto sólido, sendo que deveriam ser um agrupamento de milhões de partículas de menor tamanho.

O movimento de rotação em volta do seu eixo demora cerca de 10,5 horas, e cada revolução ao redor do Sol leva 30 anos terrestres.

Tem um número elevado de satélites, 60 descobertos até então, dos quais 35 possuem nomes, e está cercado por um complexo de anéis concêntricos, composto por dezenas de anéis individuais separados por intervalos, estando o mais exterior destes situado a 138 000 km do centro do planeta geralmente compostos por restos de meteoros e cristais de gelo. Alguns deles têm o tamanho de uma casa.

Saturno é um esferóide oblato (achatado nos pólos) – seus diâmetros polar e equatorial variam por quase 10% (120.536 km contra 108.728 km). Este é o resultado de sua rápida rotação e estado fluido. Os outros planetas gasosos também são oblatos, mas em um menor grau. Saturno é o único do sistema solar que é menos denso que a água, com uma densidade específica de 0.69. Esta é uma média; a atmosfera superior de Saturno é menos densa e seu núcleo consideravelmente mais denso que a água.

Índice

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 Origem do nome de Saturno

Devido a sua posição orbital mais distante que Júpiter os antigos romanos o outorgaram o nome do pai de Júpiter ao planeta Saturno. Na mitologia romana, Saturno era equivalente do antigo titán grego Cronos, deus do tempo. Cronos era filho de Urano e Gaia e governava o mundo dos deuses e dos homens devorando seus filhos ao nascerem para que não o destronassem. Zeus, conseguiu se esquivar deste destino e derrotou seu pai convertendo-se no deus supremo.

Os gregos e romanos, herdaram dos sumérios seus conhecimentos do céu, haviam estabelecido em sete o número de astros que se moviam no firmamento: o Sol, a Lua, e os planetas Mercúrio, Vénus, Marte, Júpiter e Saturno, as estrelas errantes que orbitavam em torno da Terra, centro do Universo. Dos cinco planetas, Saturno era o de movimento mais lento, levando uns trinta anos (29,457 anos) para completar sua órbita, quase o triplo que Júpiter (11,862 anos). Em relação a Mercúrio, Vénus e Marte a diferença é muito maior. Saturno se destacava por sua lentidão. Se Júpiter era Zeus, Saturno teria que ser Cronos, seu pai ancião, que passo a passo perambulava entre as estrelas.

Por outro lado, se conheciam sete metais: ouro, prata, mercúrio, estanho, ferro, cobre e chumbo. Se o elemento mercúrio, fluido e móvel, era o metal de Hermes, o mensageiro dos deuses, porque não fazer do chumbo o metal de Saturno, lento e pesado?.

 Características

Comparação visual entre o tamanho da Terra e Saturno.

Saturno é um planeta visivelmente achatado em seus pólos formando a figura de um esfera oval. Os diâmetros equatorial e polar são respectivamente 120.536 e 108.728 km. Este efeito é produzido pela rápida rotação do planeta, sua natureza liquida e sua relativamente baixa gravidade. Os outros planetas gigantes são também ovalados, porém não em tamanha proporção. Saturno possui uma densidade específica de 690 kg/m³ sendo o único planeta do Sistema Solar com uma densidade inferior a da água (1000 kg/m³). Se existisse um oceano grande o bastante, Saturno flutuaria nele. O planeta é formado por 90% de hidrogênio e 5% de hélio. O volume do planeta é suficiente para conter 740 vezes a Terra, porém sua massa é apenas 95 vezes a terrestre, devido a sua mencionada densidade média relativa.

O período de rotação de Saturno é incerto, uma vez que não possui superfície e sua atmosfera gira com um período distinto em cada latitude. Desde a época da Voyager se considerava que o período de rotação de Saturno, baseando-se na periodicidade de sinais de rádio emitidas por ele, era de 10 h 39 min 22,4 s (810,8°/dia). As missões espaciais Ulysses e Cassini tem mostrado que este período de emissão em rádio varia no tempo, sendo atualmente: 10 h 45 m 45 s (± 36 s). As causas desta mudanças no período de rotação não são conhecidas e se considera que ambos períodos são uma aproximação do período de rotação do seu interior.

 Estrutura interna

O interior do planeta é semelhante ao de Júpiter, com um núcleo sólido em seu interior. Sobre ele se estende uma extensa camada de hidrogeno líquido e metálico (devido ao efeitos das elevadas pressões e temperaturas). A superfície de 30.000 km do planeta é formada por uma extensa atmosfera de hidrogénio e hélio. O interior do planeta é formado por materiais gelados durante sua formação ou que se encontra em estado líquido nas condições de pressão e temperatura próximas ao núcleo. No núcleo pode-se encontrar temperaturas em torno a 12.000 K (aproximadamente o dobro da temperatura na superfície do Sol). Porém são semelhantes a Júpiter e Netuno, Saturno irradia mais calor a superfície do que recebe do Sol. A maior parte desta energia é produzida por uma lenta contração do planeta que libera a energia gravitacional produzida durante a compressão. Este mecanismo se denomina mecanismo de Kelvin-Helmholtz. No entanto, não parece ser o único responsável pela fonte de calor interna de Saturno. Provavelmente o calor extra gerado se produz em uma separação de fases entre o hidrogeno e o hélio atmosférico que se separam na zona inferior da atmosfera, concentrando-se em gotas que precipitam em chuva sobre o interior do planeta liberando energia gravitacional em forma de calor.

 Atmosfera

A atmosfera de Saturno observada em março de 2004 pela sonda Cassini.

A atmosfera de Saturno observada em março de 2004 pela sonda Cassini.

A atmosfera de Saturno tem um padrão de faixas escuras e claras, similar as de Júpiter embora a distinção entre ambas esteja muito mais menos nítida no caso de Saturno. A atmosfera planetária tem ventos fortes, na direção dos paralelos, alterando conforme a latitude e altamente simétricas em ambos os hemisférios apesar do efeito estacionário da inclinação do eixo do planeta. O vento é dominado por uma corrente equatorial intensa e larga no nível da altura das nuvens que chegaram a alcançar velocidades de até 450 m/s na durante a passagem da Voyager.

As nuvens superiores são formadas provavelmente por cristais de amonia. Neles uma névoa uniforme parece estender sobre todo o planeta, produzido por fenômenos fotoquímicos na atmosfera superior (cerca de 10 a mbar). Em uns níveis mais profundos (perto de 10 bar de pressão) a água da atmosfera condensa-se provavelmente em uma camada da nuvem de água que não poderia ter sido observada.

Assim como Júpiter ocasionalmente formam se tempestades da atmosfera de Saturno, algumas poderiam ter sido observadas da terra. Em 1933 foi observado um ponto branco situado na zona equatorial pelo astrônomo W.T. Hay. Era suficientemente grande para ser visível com um refrator de 7 cm, mas não demorou para dissipar-se e desaparecer. Em 1962 começou a desenvolver uma mancha, mas nunca chegou a se destacar. Em 1990 pode ser observada uma gigantesca nuvem branca no equador de Saturno que foi associada a formação de uma grande tempestade. Foram observados pontos similares em fotografias feitas no último século. Em 1994 pode ser observada uma tempestade, com aproximadamente a metade do tamanho que ocorreu em 1990.

Caracterstica nuvem hexagonal no pólo norte, descoberta por Voyager 1 e confirmada em 2006 por Cassini. [1] [2]

Característica nuvem hexagonal no pólo norte, descoberta por Voyager 1 e confirmada em 2006 por Cassini. [1] [2]

As regiões polares apresentam correntes a 78ºN e a 78ºS. As sondas Voyager detectaram nos anos 80 um padrão sextavado na região polar norte que foi observado também pelo telescópio Hubble do durante os anos 90. As imagens as mais recentes obtidas pela sonda Cassini mostraram o vértice polar com detalhe. Saturno é o único planeta conhecido que tem um vértice polar destas características embora os vértices polares sejam comuns nos atmosferas da Terra ou do Vénus.

No caso do hexágono de Saturno os lados têm aproximadamente 13.800 km no comprimento (maior que o diâmetro da terra) e na estrutura com um período idêntico a sua rotação planetária, é uma onda reta que não muda de comprimento e nem estrutura, diferentemente das demais nuvens da atmosfera. Estes formato em polígono, entre dois e seis lados, podem ser simulados em laboratório por meio dos modelos do líquido na rotação da escala. [3] [4]

No contrário do pólo norte, as imagens do pólo sul mostra uma forte corrente, sem a presença de vértices ou formas sextavada persistente. [5] No entanto, a NASA informou em novembro do 2006 que a sonda Cassini tem observado um furacão no pólo sul, com um centro bem definido. [6] Os únicos centros de furacões definidos tinham sido observados na terra (nem mesmo foi observado dentro da grande mancha vermelha de Júpiter pela sonda Galileo). [7] Esse vértice de aproximadamente 8000 km de diâmetro, poderia ter sido fotografado e ter sido estudado com detalhe grande pela sonda Cassini, sendo ventos moderados de mais de 500 quilômetros por a hora [8]. A atmosfera superior nas regiões polares desenvolve fenômenos de auroras pela interação do campo magnético planetário com o vento solar.

 Campo magnético

Fenômenos do tipo aurora produzido na atmosfera superior de Saturno e observado perto HST.

Fenômenos do tipo aurora produzido na atmosfera superior de Saturno e observado perto HST.

O campo magnético de Saturno é muito mais fraco de que Júpiter, sua magnetosfera é um terceiro de Júpiter. A magnetosfera de Saturno consiste em um conjunto de cinturões de radiação. Esses cinturões estendem por aproximadamente 2 milhões de quilômetros do centro de Saturno, principalmente, no sentido oposto do Sol, embora o tamanho da magnetosfera varie dependendo da intensidade do vento solar (o fluxo do sol de partículas carregadas). O vento solar e os satélites e o anel de Saturno fornecem as partículas elétricas para o cinturão. O período de rotação em 10 horas, 39 minutos e 25 segundos do interior de Saturno foi medido pela Voyager 1 quando cruzou a magnetosfera, que gira em forma assíncrona com o interior de Saturno. A magnetosfera interage com a ionosfera, a camada superior da atmosfera de Saturno, causando emissões de auroras de radiação ultravioleta.

Nas proximidades da órbita de Titã e estendendo até a órbita de Réia, se encontra uma grande nuvem de átomos do hidrogênio neutro. Como um disco plasma, composto do hidrogênio e possivelmente de íons de oxigênio, estendendo da órbita de Tétis até as proximidades da órbita de Titã. O plasma gira em quase perfeitamente assíncrona com o campo magnético de Saturno.

 Órbita

Saturno gira em torno do Sol em uma distância media de 1.418 milhões de quilômetros em uma órbita de excentricidade 0.056, com um afélio a 1.500 milhões quilômetros e o perélio a 1.240 milhões quilômetros. Saturno esteve no perélio em 1974. O período da rotação em torno do sol completa a cada 29 anos e 167 dias, visto que seu Período sinódico se realiza de 378 dias, de modo que , a cada ano a oposição ocorre com quase duas semanas de atraso em relação ao ano anterior. O período da rotação em seu eixo é curto, de 10 horas, 14 minutos, com algumas variações entre o equador e os pólos.

Os elementos orbitais de Saturno são alterados em uma escala de 900 anos por uma ressonância orbital do tipo de 5:2 com o planeta Júpiter, batizado pelos astrônomos franceses do século XVIII como a grand inégalité (grande desigualdade), Júpiter completa 5 retornos para cada 2 de Saturno. Os planetas não estão em uma ressonância perfeita, mas são suficientemente próximo de modo que os distúrbios de suas órbitas sejam apreciáveis.

 Anéis de Saturno

Vista panorámica dos anes obtida pela Cassini. São claramente percebidos os diferentes anéis e suas divisiões.

Vista panorámica dos aneís obtida pela Cassini. São claramente percebidos os diferentes anéis e suas divisiões.

Os anéis de Saturno são constituídos essencialmente por uma mistura de gelo, poeiras e material rochoso. Embora possam atingir algumas centenas de milhares de quilómetros de diâmetro, não ultrapassam 1,5 km de espessura. A origem dos anéis é desconhecida. Originalmente pensou-se que teriam tido origem na formação dos planetas à cerca de 4 bilhões de anos, mas estudos recentes apontam para que sejam mais novos, tendo apenas algumas centenas de milhões de anos. Os anéis podem mudar de cor.

Satélites

Luas de Saturno.

Luas de Saturno.

Saturno tem um grande número de satélites ou luas, o maior que todos os demais planetas. Seu satélites maiores, conhecidos antes do começo da exploração espacial são: Mimas, Encélado, Tétis, Dione, Réia, Titã, Hiperion, Japeto e Febe. Encélado e Titã são mundos especialmente interessantes para os cientistas planetários, primeiramente pela existência de água líquida a pouca profundidade de sua superfície, com a emissão de vapor da água geyser. Em segundo porque possui uma atmosfera rica do metano, bem similar a da terra primitiva.

 Exploração espacial de Saturno

Visto da terra, Saturno aparece como um objeto amarelado, um dos mais brilhantes no céu noturno. Observado através de telescópio, o anel A e o B são vistos facilmente, no entanto, os anéis D e E são vistos somente em ótimas condições atmosféricas. Com telescópios de grande sensibilidade situados na Terra pode distinguir a névoa gasosa que envolve Saturno, dos pálidos cinturões e das estruturas de faixas paralelas ao equador.

Três naves espaciais norte-americanas ampliaram enormemente o conhecimento do sistema de Saturno: a sonda Pionner 11, a Voyager 1 e a 2, que sobrevoou o planeta em setembro 1979, novembro de 1980 e em agosto de 1981, respectivamente. Estas naves espaciais levaram câmeras e instrumentos para analisar as intensidades e as polarizações das radiações nas regiões visíveis, ultravioletas, infravermelhas e do spectrum eletromagnético. Foram equipados também com os instrumentos para o estudo dos campos magnéticos e para a detecção de partículas carregadas e grãos da poeira interplanetária.

Em outubro de 1997 foi lançada a sonda Cassini, com destino a Saturno, que incluiu também a sonda Huygens para explorar Titã, uma das luas do planeta. Sendo um projeto de grande interessar da NASA em colaboração com a Agência Espacial Européia e a Agência Espacial Italiana. Após uma viagem de quase sete anos, está previsto que a Cassini recolha dados em Saturno e em seus satélites durante quatro anos. Em outubro de 2002 a sonda obteve sua primeira fotografia do planeta, tomada a uma distância de 285 milhões quilômetros, na qual aparece também Titã. Em junho de 2004 a Cassini voou sobre Febe, outro satélite de Saturno (o mais afastado), obtendo imagens espetaculares de sua superfície, repleta de crateras. Em julho do mesmo ano, a sonda entrou na órbita de Saturno. Em janeiro de 2005 a sonda Huygens cruzou a atmosfera de Titã e alcançou sua superfície, enviando dados para terra e imagens do interesse satélite.

Concepção artstica da manobra orbital da missão de Cassini/Huygens e de sua passagem pelos anéis do planeta.

Concepção artística da manobra orbital da missão de Cassini/Huygens e de sua passagem pelos anéis do planeta.

Datas importantes na observação e na exploração de Saturno

  • 1610 Galileo observa através de seu telescópio o anel de Saturno.
  • 1655 Titã foi descoberto pelo astrônomo holandês Christiaan Huygens.
  • 1659 Christiaan Huygens observa com maior claridade os anéis de Saturno e descreve sua verdadeira aparência.
  • 1789 As luas Mimas e Encélado são descobertas por William Herschel.
  • 1980 Acelerada pelo campo gravitacional de Júpiter, a sonda Voyager 1 alcança Saturno em 12 de novembro a uma distancia de 124.200 quilômetros. Nesta ocasião descobriu estruturas complexas no sistema de anéis do planeta e obtve dados da atmosfera de Saturno e sua maior lua, Titã a uma distancia de menos de 6500 quilômetros.
  • 1982 A sonda Voyager 2 aproxima de Saturno.
  • 2004 Cassini/Huygens alcança Saturno. Transformando-se no primeiro veículo espacial a orbitar o planeta distante e em aproxima-se de seus anéis. A missão de espaço está programa para concluir no final do ano 2009.

 Observação de Saturno

Oposições de Saturno: 2001-2029

Oposições de Saturno: 2001-2029

Saturno é um planeta fácil de observar, porque é visível no céu na maioria das vezes e seu anel pode ser observado com qualquer telescópio. Pode ser observado melhor quando o planeta estiver próximo ou em oposição, isso é, a posição de um planeta quando está posicionada num ângulo de 180°, neste caso ele aparece oposto ao Sol no céu. Na oposição de 13 de janeiro de 2005, Saturno pode ser visto de uma forma que não se iguala até 2031, devido ao sentido muito favorável dos seus anéis em relação a Terra.

Saturno é observado simplesmente no céu noturno como um ponto luminoso brilhante (que não pisca) e amarelado, cujo brilho varia normalmente entre a magnitude de +1 e o 0. Leva aproximadamente 29 anos e meio para completar sua órbita em relação às estrelas da constelação que pertencem ao zodíaco. Com apoio ótico, como binóculos grandes ou um telescópio, é necessário uma ampliação da imagem em pelo menos 20 vezes de maneira que a maioria das pessoas possa distinguir claramente os anéis de Saturno.

 Saturno nas diversas culturas

Na astrologia Hindu, são conhecidos nove planetas, como Navagraha. Conhecem Saturno como o San ou Shan, juiz entre todos os planetas e determina a trajetória de cada um, de acordo com seus próprios feitos, maus ou bons.

A cultura chinesa e Japão designa Saturno como a estrela da terra, dentro da cultura oriental tradicional de usar cinco elementos classificar os elementos naturais.

No hebraico, chamam Saturno de Shabbathai. Seu anjo é Cassiel. Sua inteligência, ou o espírito benéfico, são Agiel (layga), seu espírito (o aspecto mais escuro) é Zazel (lzaz). Para ver: Cabala.

Em Turco e Malayo, seu nome é Zuhal, removido do árabe زحل.

Saturno foi conhecido também como Φαίνων pelos Gregos.

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