SATURNUS: KARAKTERISTIK, KOMPOSISI, ORBIT, STRUKTUR - ARTE - 2025

Saturnus adalah planet terbesar kedua di tata surya setelah Jupiter. Dikenal dengan sistem cincinnya, itu milik planet yang disebut Jovians, yang terletak setelah sabuk asteroid, yang memisahkan mereka dari planet berbatu.

Dikenal sejak zaman kuno, sebagai salah satu dari 5 planet yang terlihat dengan mata telanjang dan terjauh dari mereka, Galileo adalah orang pertama yang mengamatinya dengan teleskop pada tahun 1610. Meskipun ia memperhatikan deformasi yang disebabkan oleh cincin, kurangnya resolusi instrumen tidak memungkinkan dia untuk membedakan bentuknya.

Planet gas Saturnus, dibandingkan dengan Bumi, 95 kali lebih kecil. Sumber: Gambar Saturnus: NASA / JPL / Institut Sains Antariksa Gambar bumi: NASA / Apollo 17 kru / Domain publik.

Bertahun-tahun kemudian, pada 1659, Christian Huygens dengan tepat menggambarkan cincin-cincin terkenal itu. Beberapa waktu kemudian, astronom Italia Giovanni Cassini menyadari bahwa cincin tersebut memiliki sebuah divisi, yang sekarang disebut divisi Cassini.

Meskipun para astronom zaman kuno tidak dapat merinci sistem cincin, pemandangan planet yang sudah menakjubkan pasti cukup mengesankan mereka untuk memberinya nama seperti "Alap Sahmas" (bintang Matahari) untuk orang Kasdim, "Phaenon" (secerah Sun) untuk orang Yunani atau "Khima" (bertanggung jawab atas banjir universal) untuk orang Ibrani.

Bangsa Romawi kuno menghubungkan planet ini dengan dewa Yunani Cronos, ayah Zeus, yang mereka sebut Saturnus. Untuk menghormati dewa ini, festival yang disebut Saturnalia dirayakan pada bulan Desember, yang kemudian dikaitkan oleh orang Kristen kuno dengan Natal.

Budaya kuno lainnya seperti Hindu, Cina dan Maya juga memiliki pengamatan planet ini dalam catatan mereka. Bagi suku Maya, tanggal terjadinya konjungsi Saturnus, Jupiter, dan Mars adalah tanggal yang meriah.

Karakteristik umum Saturnus

Saturnus tidak sebesar Jupiter, ia hanya sepertiga dari massanya, sedangkan radiusnya 16% lebih kecil.

Ini adalah planet yang paling padat; pada 687 kg / m ^{3 ia} bisa mengapung di atas air jika ada lautan yang cukup besar untuk menampungnya. Ini terutama terdiri dari hidrogen dan helium, unsur-unsur paling ringan yang diketahui, meskipun mengandung unsur lain dalam proporsi yang jauh lebih kecil.

Saturnus memiliki medan magnetnya sendiri, tidak sekuat Jupiter, tetapi jauh lebih kuat daripada Bumi, dengan sumbu magnet sejajar dengan sumbu rotasi. Itulah sebabnya aurora biasa ditemukan dalam bentuk lingkaran konsentris, tepat di setiap wilayah kutub. Ini dibentuk oleh pergerakan partikel bermuatan listrik di tengah medan magnet yang kuat di planet ini.

Ciri khas lain dari Saturnus adalah panas yang dimuntahkannya ke luar angkasa, memancarkan hampir dua kali lipat energi yang diterimanya dari Matahari. Interior Saturnus sangat panas dan para ilmuwan percaya hal itu disebabkan oleh kondensasi hidrogen cair pada tekanan tinggi. .

Tekanan di dalam Saturnus satu juta kali lebih besar dari tekanan atmosfer bumi. Tetesan hidrogen cair menambah kecepatan saat bergerak menuju pusat planet, menghasilkan panas.

Hidrogen cair berperilaku seperti logam, dan tidak hanya bertanggung jawab atas panas yang dipancarkan, tetapi juga untuk efek dinamo yang menciptakan medan magnet.

Atmosfer Saturnus mirip dengan Jupiter, dengan pola pita terang dan gelap yang serupa. Awan tersebut terdiri dari kristal amonia, air, dan amonium hidrosulfida.

Ada angin kencang dan badai sesekali yang berlangsung selama berbulan-bulan di Bumi. Angin ekuator di Saturnus bisa mencapai 500 m / s.

Ringkasan karakteristik fisik utama planet

-Massa: 5,69 x 10 ²⁶ kg.

-Jari-jari ekuator: 6,0 x 10 ⁴ km

-Jari-jari kutub : 5,4 x 10 ⁴ km

-Bentuk: diratakan.

-Jarak rata-rata ke Matahari: 1,4 x 10 ⁹ km

- Kemiringan orbit : 2.5º terhadap ekliptika.

-Temperature: antara -139 dan -189 ºC.

-Gravitasi: 10,4 m / s ²

-Medan magnet sendiri: Ya.

-Atmosfer: Ya, sebagian besar adalah hidrogen.

-Densitas: 687 kg / m ³

-Satelit: 82 ditetapkan secara resmi, banyak bulan kecil lainnya, tidak ada tanda.

-Rings: Ya, sistem yang kompleks.

Cincin Saturnus

Sistem cincin Saturnus unik di tata surya karena keindahannya yang luar biasa. Sumber: Pixabay.

Cincin adalah ciri khas Saturnus, karena meskipun raksasa gas lain juga memilikinya, tidak diragukan lagi cincin di planet ini adalah yang paling spektakuler.

Cincin-cincin tersebut sebagian besar terdiri dari es dan bebatuan dan dipertahankan bentuknya berkat aksi gravitasi beberapa satelit khusus: satelit gembala.

Ilustrasi cincin Saturnus

Pada awalnya, karena kurangnya resolusi pada teleskop mereka, para astronom mengira bahwa cincin-cincin tersebut membentuk piringan materi yang berkesinambungan di sekitar planet. Bagaimanapun, ketebalan sistem dapat diabaikan, paling banyak, hampir tidak satu kilometer, dan mungkin beberapa meter di beberapa daerah.

Astronom Italia Giovanni Cassini adalah orang pertama yang memperhatikan adanya garis pemisah di antara mereka, sekitar tahun 1675.

Bertahun-tahun kemudian, ahli matematika Prancis, Pierre de Laplace, menunjukkan bahwa sebenarnya ada banyak cincin tipis. Akhirnya, James Clerk Maxwell membuat model di mana dia mengusulkan bahwa cincin-cincin itu terdiri dari banyak partikel, masing-masing mengikuti orbit independen.

Para astronom membedakan cincin dengan huruf alfabet. 7 cincin utama dan paling terang adalah A, B, C, dan D, sedangkan E, F, dan G lebih pucat.

Ada juga ribuan cincin yang lebih lemah. Yang paling pucat dan terluar dideteksi dengan teleskop infra merah dan disebut cincin Phoebe.

Render artis menunjukkan cincin Saturnus dan satelit yang lebih besar. Sumber: photojournal.jpl.nasa.gov.

Divisi Cassini memisahkan cincin A dari cincin B, tetapi di cincin A yang sama terdapat wilayah gelap yang disebut divisi Encke, dikelola oleh salah satu satelit Saturnus: Pan. Di dalam wilayah tersebut juga terdapat cincin yang sangat tipis.

Ada divisi dengan lebar yang bervariasi, juga dinamai menurut astronom terkenal: Colombo, Huygens, Maxwell, dan Keeler.

Asal muasal cincin

Cincin tersebut terdiri dari partikel dengan ukuran mulai dari butiran pasir (mikron) hingga batuan besar sepanjang puluhan meter, tetapi para astronom setuju bahwa mereka tidak berasal pada waktu yang sama dengan planet, tetapi baru-baru ini.

Cincin utama A, B dan C diperkirakan berumur beberapa ratus juta tahun, dan itu sangat kecil dalam istilah astronomi. Ilmuwan yakin bahwa semua planet di tata surya terbentuk pada waktu yang sama, sekitar 4,6 miliar tahun yang lalu.

Bahan penyusun cincin bisa jadi berasal dari komet, meteor, atau bulan, yang terfragmentasi karena gravitasi planet. Bagaimanapun, itu bukanlah sisa-sisa pembentukan planet.

Tentu saja asal muasal cincin tidak pasti saat ini, tetapi konsensus umum adalah bahwa cincin tersebut agak tidak stabil, sehingga secepat terbentuk, cincin tersebut dapat menghilang selama beberapa juta tahun.

Gerakan penerjemahan

Orbit Saturnus. Jarak rata-rata antara Saturnus dan Matahari lebih dari 1.400.000.000 km (9 AU). Dengan kecepatan orbit rata-rata 9,69 km / s, Saturnus membutuhkan 10.759 hari Bumi untuk mengelilingi Matahari Sumber: Todd K. Timberlake penulis Easy Java Simulation = Francisco Esquembre / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses /by-sa/3.0)

Saturnus membutuhkan waktu 29 tahun 167 hari untuk menempuh orbitnya mengelilingi Matahari. Anehnya, Saturnus dan Jupiter berada dalam resonansi orbit, karena ada interaksi gravitasi di antara keduanya. Tentu saja tarikan Matahari jauh lebih besar, tetapi Jupiter juga mempengaruhi.

Ketika ada resonansi orbit antar objek astronomi, periode orbitnya mempertahankan proporsi tertentu, selalu dengan jumlah yang kecil. Dalam kasus Saturnus-Jupiter, yang terakhir berputar 5 putaran untuk setiap 2 putaran Saturnus dan resonansi ini dianggap memiliki efek menstabilkan orbit kedua planet.

Resonansi orbital yang terjadi antara partikel penyusun cincin Saturnus dan satelit yang mengorbit di antara keduanya, memberikan pengaruh yang kuat pada struktur cincin, misalnya keberadaan perpecahan Cassini.

Saturnus adalah planet di tata surya dengan jumlah satelit terbesar, 6 di antaranya memiliki periode orbit terkait, mari kita lihat:

-Mimas dan Tethys, dengan rasio 1: 2. Untuk 1 putaran Mimas, Tethys berputar 2 kali.

-Encélado dan Dione, dalam hubungan 1: 2.

-Hyperion dan Titan, dengan rasio 4: 3.

Akhirnya, sungguh luar biasa bahwa 85% momentum sudut tata surya terkonsentrasi di Yupiter dan Saturnus, dua planet terbesar, berbeda dengan Matahari, yang meskipun memiliki persentase massa tertinggi memiliki sedikit momentum sudut.

Momentum sudut suatu sistem adalah besaran fisik yang menarik, karena ia kekal tanpa adanya interaksi eksternal. Agar perubahan terjadi, torsi bersih dari dalam diperlukan.

Data gerak Saturnus

Data berikut menjelaskan secara singkat gerakan Saturnus:

Jari-jari rata-rata orbit: 1,43 x 109 km

- Kemiringan orbit : 2.5º terhadap bidang ekliptika

-Eccentricity: 0,056

- Kecepatan orbit rata - rata : 9,6 km / s

- Jangka waktu transfer : 29,46 tahun

- Periode rotasi: 10,66 jam

Kapan dan bagaimana mengamati Saturnus

Planet Saturnus dianggap sebagai planet superior, karena orbitnya berada di luar orbit Bumi. Planet yang lebih tinggi adalah Jupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus. Sebaliknya, planet yang orbitnya paling dekat dengan Matahari disebut planet inferior: Merkurius dan Venus.

Waktu terbaik untuk mengamati planet superior adalah saat Bumi berada di antara Bumi dan Matahari. Di sisi lain, lebih sulit untuk melihat saat ia berhubungan, karena jaraknya yang jauh dari Bumi dan dekat dengan Matahari, yang mengaburkannya. Situasi ini digambarkan secara grafis pada gambar berikut:

Oposisi dan konjungsi planet luar. Sumber: Maran, S. Astronomy for Dummies.

Secara alami, salah satu tujuan utama pengamat langit adalah untuk melihat cincin, yang cukup teleskop kecil. Tetapi perlu untuk memperhitungkan bahwa terkadang cincin berada di tepi sehubungan dengan Bumi dan karena itu tidak terlihat.

Sudut pandang cincin berubah selama 30 tahun, yang merupakan waktu Saturnus mengorbit Matahari.

Pertentangan selanjutnya dari Saturnus adalah:

-2020 : 20 Juli

-2021 : 2 Agustus

-2022 : 14 Agustus

-2023 : 27 Agustus

-2024 : 08 September

-2025 : 21 September

Gerakan rotasi

Saturnus membutuhkan rata-rata 10,66 jam untuk menyelesaikan satu revolusi pada sumbu rotasinya sendiri, meskipun tidak semua zonanya berputar pada kecepatan yang sama. Misalnya di khatulistiwa kecepatan rotasi 10,25 jam, sedangkan di dalam planet sekitar 10,65 jam.

Fenomena ini dikenal sebagai rotasi diferensial dan ini disebabkan oleh fakta bahwa planet ini tidak padat, seperti yang telah kami katakan. Juga karena sifatnya yang berbentuk gas cair, planet ini mengalami deformasi akibat gerakan rotasi, menjadi pipih di kutub.

Komposisi

Komposisi Saturnus pada dasarnya sama dengan Jupiter dan planet-planet gas lainnya: hidrogen dan helium, hanya saja di Saturnus proporsi hidrogen lebih tinggi, mengingat kepadatan yang rendah.

Karena Saturnus terbentuk di wilayah luar nebula yang berasal dari tata surya, planet ini dapat berkembang pesat dan menangkap sejumlah besar hidrogen dan helium yang ada di nebula.

Karena tekanan dan suhu yang sangat besar yang meningkat saat Anda masuk lebih dalam, molekul hidrogen di permukaan diubah menjadi hidrogen metalik.

Meskipun planet ini berbentuk gas, ada sebagian kecil unsur yang lebih berat di intinya, yang setidaknya sebagian berbatu, seperti magnesium, besi, dan silikon.

Selain unsur-unsur tersebut, juga terdapat berbagai jenis es, seperti amonia, air, dan es metana, yang cenderung menumpuk di bagian tengah planet yang bersuhu tinggi. Karena alasan ini, materialnya sebenarnya cair, bukan gas.

Awan Saturnus terdiri dari amonia dan es air, sedangkan di atmosfer, selain zat ini, asetilen, metana, propana, dan jejak gas lainnya telah terdeteksi.

Struktur internal

Struktur internal dan eksternal Saturnus. Sumber: Kelvinsong / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Meski didominasi hidrogen dan helium, Saturnus diyakini memiliki inti batuan di alam. Selama proses pembentukan planet-planet tata surya, gas-gas mengembun di sekitar inti ini, dalam proses yang cepat yang memungkinkannya berkembang pesat.

Inti Saturnus mengandung, seperti yang telah kita katakan, batuan dan unsur serta senyawa yang mudah menguap, yang dikelilingi oleh lapisan hidrogen cair. Para ilmuwan memperkirakan bahwa inti ini berukuran antara 9 dan 22 kali lebih besar dari Bumi: radius sekitar 25.000 km.

Lapisan hidrogen cair ini pada gilirannya dikelilingi oleh lapisan hidrogen cair dan helium, yang akhirnya menjadi gas di lapisan terluar. Garis Frenkel merupakan batas termodinamika yang memisahkan fluida gas dari fluida.

Satelit alami Saturnus

Menurut hitungan terbaru, Saturnus memiliki 82 satelit yang ditunjuk, dan banyak bulan mini yang masih kekurangannya. Hal ini menjadikan Saturnus sebagai planet dengan satelit terbanyak hingga saat ini.

Sistem satelit Saturnus sangat kompleks; misalnya, mereka diketahui memiliki aksi langsung di atas ring: satelit gembala.

Selain itu, ada satelit Trojan, yang tetap berada di orbit stabil pada 60º di depan atau di belakang satelit lainnya. Misalnya, bulan Telesto dan Calypso adalah Trojans of Thetys, salah satu satelit utama Saturnus.

Satelit utama Saturnus adalah Titan, Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea, Hyperion, Iapetus dan Phoebe. Satelit-satelit ini telah dikenal sejak sebelum misi luar angkasa, tetapi penyelidikan penelitian ke Saturnus telah menemukan lebih banyak lagi.

Di sebelah kiri Mimas dan kawah besar. Di sebelah kanan permukaan Titan. Kedua gambar tersebut berasal dari probe Cassini. Sumber: Wikimedia Commons.

Bulan terbesar di Saturnus adalah Titan, yang juga memiliki atmosfernya sendiri dan merupakan yang terbesar kedua di seluruh tata surya, setelah Ganymede, bulan besar Jupiter. Titan bahkan lebih besar dari Merkurius.

Di sisi lain, Enceladus, bulan keenam Saturnus, adalah bola salju besar dengan kejutan: intinya ditutupi oleh lautan air cair panas.

Saturnus dan Titan, satelit terpentingnya

Fakta aneh di antara bulan-bulan Saturnus adalah bahwa ada satelit yang orbitnya sama, tetapi mereka berhasil untuk tidak bertabrakan. Satelit koorbital yang paling terkenal adalah Janus dan Epimetheus.

Tidak semua bulan Saturnus berbentuk bola, terdapat banyak satelit yang tidak beraturan, umumnya berukuran kecil dan orbitnya cukup jauh dari planet tersebut.

Titan dan atmosfernya

Mosaik gambar inframerah Titan, diambil oleh probe Cassini pada 2015. Sumber: NASA via Wikimedia Commons.

Ini adalah satelit terbesar dan terpenting di Saturnus, terlihat dari Bumi sebagai titik cahaya kecil, dengan bantuan teleskop. Astronom Belanda Christian Huygens adalah orang pertama yang melihatnya sekitar tahun 1655 dan John Herschel, pada abad ke-19, menyebutnya Titan.

Perkiraan kepadatannya adalah 1,9 g / cm ³ dan meskipun mengandung inti berbatu, dunia ini hampir seluruhnya terbuat dari es.

Titan memiliki atmosfer padat yang didominasi oleh nitrogen dan sebagian kecil metana, serta jejak hidrokarbon. Ini adalah kelangkaan yang luar biasa di tata surya, karena satelit lain tidak memiliki atmosfernya sendiri.

Ia juga memiliki lautan dan curah hujan, tapi bukan air, tapi metana. Keberadaan senyawa ini telah diketahui sejak pertengahan abad ke-20 berkat spektroskopi yang dilakukan oleh astronom Gerard Kuiper. Kemudian penyelidikan Voyager mengkonfirmasi penemuan ini.

Hal yang menarik tentang Titan adalah banyak senyawa organik telah terdeteksi di sana, selain metana, yang merupakan prekursor kehidupan. Mekanisme Titan memperoleh atmosfer aneh ini masih belum diketahui, tetapi ini sangat menarik, karena kelimpahan hidrokarbon jauh lebih besar daripada yang ada di Bumi.

Sebagai bagian dari misi Cassini ke Saturnus, wahana Huygens berhasil mendarat di permukaan Titan dan menemukan permukaan beku, namun penuh dengan bentang alam.

Meskipun Titan memiliki geologi dan iklim yang bervariasi, Titan adalah dunia yang tidak menyenangkan bagi manusia. Suasananya sangat dinamis; Misalnya, angin berkecepatan tinggi diketahui bertiup, jauh lebih unggul daripada angin topan darat terbesar.

Misi ke Saturnus

Pioneer 11

Ini diluncurkan oleh NASA pada tahun 1973 dan mencapai orbit Saturnus beberapa tahun kemudian, pada tahun 1979. Misi ini menangkap gambar dengan resolusi rendah dan juga menemukan satelit dan cincin tak dikenal yang tidak pernah terlihat dari Bumi.

Pesawat itu akhirnya terapung pada tahun 1995, tetapi membawa plakat dengan pesan terkenal yang dibuat oleh Carl Sagan dan Frank Drake, jika navigator alien menemukannya.

Voyager

Misi ini terdiri dari peluncuran dua probe: Voyager 1 dan Voyager 2.

Meskipun Voyager 1 dirancang untuk mencapai Yupiter dan Saturnus, ia telah melampaui batas tata surya, memasuki ruang antarbintang pada tahun 2012. Di antara temuan terpentingnya adalah konfirmasi keberadaan atmosfer Titan, serta data penting. atmosfer Saturnus dan sistem cincin.

Voyager 2 mengumpulkan informasi tentang atmosfer Saturnus, tekanan atmosfer, dan banyak gambar berkualitas tinggi. Setelah mengunjungi Saturnus, wahana itu mencapai Uranus dan Neptunus, setelah itu memasuki ruang antarbintang, begitu pula wahana saudaranya.

Cassini

Misi Cassini adalah proyek bersama antara NASA, Badan Antariksa Eropa, dan Badan Antariksa Italia. Ini diluncurkan pada tahun 1997 dari Cape Canaveral dan tujuannya adalah untuk mempelajari planet Saturnus dan sistem satelitnya.

Pesawat tersebut mencapai Saturnus pada tahun 2004 dan berhasil mengorbit planet tersebut sebanyak 294 kali hingga tahun 2017, ketika kehabisan bahan bakar. Pesawat itu kemudian sengaja ditenggelamkan di Saturnus, untuk mencegahnya menabrak salah satu satelit dan dengan demikian menghindari kontaminasi radioaktif.

Cassini membawa wahana Huygens, objek buatan manusia pertama yang mendarat di dunia di luar sabuk asteroid: Titan, satelit terbesar Saturnus.

Huygens menyumbangkan gambar lanskap Titan, serta struktur cincinnya. Ia juga memperoleh gambar Mimas, satelit Saturnus lain yang merumput. Mereka menunjukkan kawah Herschel yang sangat besar, dengan gunung besar di tengahnya.

Cassini juga mengkonfirmasi keberadaan air di Enceladus, bulan es keenam Saturnus, berdiameter 500 km, yang beresonansi dengan Dione.

Enceladus, bulan es Saturnus yang menampung lautan di dalamnya. Gambar probe Cassini. Sumber: Wikimedia Commons. NASA / JPL / Institut Sains Luar Angkasa / Domain publik.

Air Enceladus panas, dan planet ini penuh dengan geyser dan fumarol yang mengeluarkan uap air dan senyawa organik, itulah sebabnya banyak yang percaya bahwa itu bisa menampung kehidupan.

Tentang Iapetus, satelit besar Saturnus lainnya, gambar Cassini mengungkapkan sisi gelap, yang asalnya masih belum ditentukan.

Referensi

1. Langit bulan ini. Konjungsi dan lawan planet eksternal. Diperoleh dari: elcielodelmes.com.
2. Maran, S. Astronomy for Dummies.
3. POT. Misi Cassini. Diperoleh dari: solarsystem.nasa.gov.
4. Powell, M. Planet Mata Telanjang di Langit Malam (dan cara mengidentifikasinya). Diperoleh dari: nakedeyeplanets.com.
5. Seeds, M. 2011. Tata Surya. Edisi Ketujuh. Pembelajaran Cengage.
6. Wikipedia. Cincin planet. Diperoleh dari: es.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Saturnus (planet). Diperoleh dari: es.wikipedia.org.
8. Wikipedia. Saturnus (planet). Dipulihkan dari: en.wikipedia.org.