Saturno

Saturno è il sesto pianeta del sistema solare in ordine di distanza dal Sole ed il secondo pianeta più massiccio dopo Giove. Saturno, con Giove, Urano e Nettuno, è classificato come gigante gassoso, con un raggio medio 9,5 volte quello della Terra e una massa 95 volte superiore a quella terrestre. Il nome deriva dall’omonimo dio della mitologia romana, omologo del titano greco Crono. Il suo simbolo astronomico è una rappresentazione stilizzata della falce del dio dell’agricoltura e dello scorrere del tempo (in greco, Kronos) (Saturn symbol.svg). Saturno è composto per il 95% da idrogeno e per il 3% da elio a cui seguono gli altri elementi. Il nucleo, consistente in silicati e ghiacci, è circondato da uno spesso strato di idrogeno metallico e quindi di uno strato esterno gassoso.Le velocità dei venti nell’atmosfera di Saturno può raggiungere i 1 800 km/h, significativamente più veloci di quelli su Giove, anche se leggermente meno veloci di quelli che spirano nell’atmosfera di Nettuno. Saturno ha un esteso e vistoso sistema di anelli che consiste principalmente in particelle di ghiacci e polveri di silicati. Della sessantina di lune conosciute che orbitano intorno al pianeta,Titano è la maggiore e l’unica luna del sistema solare ad avere un’atmosfera significativa.

PARAMETRI ORBITALI E ROTAZIONE

Saturno orbita attorno al Sole ad una distanza media di 1,427 × 109 km, percorrendo una rivoluzione completa in 29,458 anni terrestri. La sua orbita è inclinata di 2,488º 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. L’asse di rotazione è inclinato di 26,731°, regalando al pianeta un ciclo di stagioni più o meno 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 10,23378 ore a compiere un giro completo, mentre nucleo e mantello ruotano in 10,67597 ore. Nel marzo 2007, è stato rilevato che la variazione delle emissioni radio del pianeta non corrisponde alla velocità di rotazione di Saturno. Tale variazione potrebbe essere causata dall’attività dei geyser sulla superficie della luna Encelado. Il vapore acqueo emesso in orbita attorno a Saturno da questa attività crea un ostacolo al campo magnetico del pianeta, rallentando la sua rotazione rispetto alla rotazione del pianeta. L’ultima stima del periodo di rotazione di Saturno, basato su una media di varie misure effettuate dalle sonde Cassini, Voyager e Pioneer è stato segnalata nel settembre 2007, ed equivale a 10 ore, 32 minuti e 35 ± 13 secondi.

STRUTTURA INTERNA

Saturno possiede una struttura interna molto simile a quella di Giove e presenta una composizione affine a quella del Sole, essendo costituito 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, dove a densità superiori a 0,01 g/cm3 l’idrogeno diviene liquido. La temperatura, la pressione e la densità all’interno del pianeta aumentano costantemente spostandosi verso il nucleo, e negli strati più profondi del pianeta, l’idrogeno diviene metallico. Al centro del pianeta, è presente il nucleo. I modelli planetari standard suggeriscono che all’interno di Saturno esista un piccolo nucleo roccioso simile nella composizione al nucleo terrestre, ma più denso. Gli astronomi francesi Didier Saumon e Tristan Guillot hanno stimato nel 2004 che il nucleo di Saturno possiede una massa compresa tra 9-22 volte la massa terrestre, che corrisponde ad un diametro di circa 25.000 chilometri e dove si raggiunge una temperatura di quasi 12 000 °C ed una pressione di 10 milioni di atmosfere. Il nucleo è circondato da un spesso strato di idrogeno liquido metallico, seguito da uno strato liquido di idrogeno molecolare ed elio che si trasformano in gas all’aumentare dell’altitudine. Lo strato più esterno si estende su 1.000 km e consiste in una atmosfera gassosa. Saturno, al pari di Giove, irradia, nell’infrarosso una energia più che doppia rispetto a quella che riceve dal Sole, e anche se in parte si pensa che ciò avvenga tramite il meccanismo di Kelvin-Helmholtz, questo non basta a spiegare tale produzione di calore dall’interno. Un ulteriore meccanismo che spiegherebbe il calore generato è quello di una “pioggia di elio” al suo interno: goccioline d’elio, più pesante dell’idrogeno, sprofondano nell’oceano liquido sottostante e comprimendosi, liberano calore che per convezione migra verso l’alto fino all’atmosfera, dove può sfuggire nello spazio esterno.

SATELLITI NATURALI

Saturno possiede un elevato numero di satelliti naturali, 62,12 dei quali scoperti solo nel 2005 grazie al telescopio giapponese Subaru ed altri 15 scoperti tra il 2006 e il 2009. Solo 53 di essi hanno attualmente (maggio 2014) un nome proprio.È difficile quantificare con precisione il loro numero, perché tecnicamente tutti i minuscoli corpi ghiacciati che compongono gli anelli di Saturno sono da considerarsi satelliti. Molte delle lune sono piuttosto piccole: 34 di esse hanno un diametro minore di 10 km, mentre 14 hanno diametro inferiore ai 50 km. Tradizionalmente, la maggior parte delle lune di Saturno portano i nomi dei Titani della mitologia greca. Quando nel XX secolo i nomi dei Titani furono esauriti, le lune presero il nome da personaggi della mitologia greca e romana o da giganti di altre mitologie. Tutte le lune irregolari (eccetto Febe) hanno nomi di divinità della mitologia inuit, di quella celtica e di giganti di ghiaccio della mitologia norrena. Il satellite saturniano di gran lunga più interessante è Titano, l’unico satellite del sistema solare a possedere una densa atmosfera e che da solo costituisce oltre il 95% della massa orbitante attorno a Saturno, anelli compresi.Titano fu anche il primo satellite saturniano scoperto, nel 1655 da Christiaan Huygens. Seguirono, tra il 1671 e il 1684, le scoperte di Teti, Dione, Rea e Giapeto da parte di Giovanni Domenico Cassini.Passò poi più di un secolo prima della scoperta, nel 1789, di Mimas e Encelado da parte di William Herschel, mentre Iperione fu scoperto nel 1848 da W.C. Bond, G.P. Bond e William Lassell, e fu l’ultimo scoperto con l’osservazione diretta tramite telescopi ottici. Già Febe, nel 1899, fu scoperto da William Henry Pickering mediante l’uso di lastre fotografiche a lunga esposizione.L’unica altra luna poi scoperta prima dell’arrivo delle sonde Voyager nel 1980 fu, nel 1966, Giano. 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 o lacune, e l’interazione mareale con Saturno porta effetti perturbanti sulle orbite dei satelliti minori. I satelliti di Saturno possono essere divisi a grandi linee in dieci gruppi a seconda delle orbite attorno al pianeta. Oltre alle piccole lune degli anelli, ai satelliti pastori, alle lune co-orbitali e alle lune irregolari, i grandi satelliti sono sostanzialmente divisi in “interni” ed “esterni”: i satelliti interni orbitano all’interno del tenue Anello E e tra questi sono compresi Mimas, Encelado, Teti e Dione, le cui orbite sono contraddistinte da una bassa eccentricità orbitale e un’inclinazione orbitale inferiore a 1,5°, con l’eccezione di Giapeto, che ha un’inclinazione di 7,57°. Le grandi lune esterne, Rea, Titano, Iperione e Giapeto, orbitano al di là dell’Anello E e in genere hanno un’inclinazione e un’eccentricità orbitale decisamente più elevata.

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