Saturn (Planet)

Saturn Hi-Res from Cassini 6.10.2004.jpg Saturn in natürlichen Farben, fotografiert von der Raumsonde Cassini. (± 40 Sek.)



Eigenschaften des Orbits
Aphel	1,503983 Mrd. km 10,054 AE
Große Bahnhalbachse	1,43353 Mrd. km 9,582 AE
Perihel	1,349467 Mrd. km 9,021 AE
numerische Exzentrizität	0,05415
Siderische Periode	29,457 Jahre
Synodische Periode	378,09 Tage
Ø Orbitalgeschwindigkeit	9,69 km/s
Inklination	2,484°
Kleinster Erdabstand	1,1955 Mrd. km
Größter Erdabstand	1,6585 Mrd. km
Physikalische Eigenschaften
Durchmesser am Äquator	120.536 km
Poldurchmesser	107.812 km
Oberflächeninhalt	43,466 Mrd. km² (85,22-fache der Erde)
Masse	5,6851 × 10²⁶ kg (95,16 Erdenmassen)
Mittlere Dichte	0,687 g/cm³
Ø Fallbeschleunigung an der Oberfläche	10,44 m/s² (1,065fache der Erde)
Rotationsperiode	10 h 47 m 6 s
Neigung der Drehachse	26,73°
Sphärische Albedo Geometrische Albedo	0,74 0,47
Fluchtgeschwindigkeit	35,5 km/s
Temperatur bei 1 bar

Min	Mittel	Max
?K	134K	?K

Eigenschaften der Atmosphäre Druck - Wasserstoff 96,3 % Helium 3,25 % Methan 4.500 ± 2.000 ppm Ammoniak 125 ± 75 ppm Deuterium 110 ± 58 ppm Ethan 7 ± 1,5 ppm Sonstige Daten Anzahl der Monde 56

Der Saturn ist der sechste und zweitgrößte Planet in unserem Sonnensystem. Sein Zeichen ist Saturn symbol.ant.png. Er wird zu den jupiterähnlichen (iovianischen) Planeten gerechnet und ist mit bloßem Auge sichtbar. Daher war er schon im Altertum bekannt.

Umlaufbahn

Saturn läuft auf einer annähernd kreisförmigen Umlaufbahn mit einer Exzentrizität von 0,05415 um die Sonne. Sein sonnennächster Punkt, das Perihel, liegt bei 9,021 AE und sein sonnenfernster Punkt, das Aphel, bei 10,054 AE. Seine Umlaufbahn ist mit 2,484° leicht gegen die Ekliptik geneigt. Für einen Umlauf um die Sonne benötigt Saturn 29 Jahre 166 Tage 22 Stunden 6 Minuten und 33 Sekunden.

Aufbau

Saturn gehört zu den großen Gasplaneten. Seine Atmosphäre enthält wie die des Jupiter überwiegend Wasserstoff und Helium, jedoch in einer anderen Zusammensetzung. Obwohl er nur geringfügig kleiner als Jupiter ist, wiegt er doch weniger als ein Drittel. Die ist begründet in seiner sehr geringen durchschnittlichen Dichte von nur 0,687 g/cm³. Das ist geringer als die Dichte von Wasser unter Normalbedingungen. Diese Eigenschaft teilt kein anderer Planet unseres Sonnensystems mit ihm.

Während die Jupiteratmosphäre die Elemente Wasserstoff und Helium im gleichen Verhältnis wie die Sonne enthält, ist der Heliumanteil bei Saturn wesentlich geringer. Dies hängt mit der niedrigeren Temperatur Saturns zusammen, durch die das Helium größtenteils auskondensieren konnte. Die eher detailarme, gelblich-braune Wolkendecke enthält überwiegend gefrorene Ammoniakkristalle.

Mit zunehmender Tiefe der Atmosphäre, die wie bei Jupiter hauptsächlich aus Wasserstoff besteht, geht diese, aufgrund des hohen Druckes, aus dem gasförmigen Zustand in den flüssigen Zustand über. Das geschieht allerdings ohne einen Phasenübergang, so dass keine definierte Oberfläche existent ist, da der Druck in den Tiefen der Atmosphäre jenseits des kritischen Punkts ansteigt. Unter diesen Bedingungen ist die Unterscheidung zwischen Gas und Flüssigkeit nicht mehr möglich. Weiter in der Tiefe geht der Wasserstoff schließlich in die metallische Form über. Diese Schichten haben jedoch im Gegensatz zum Jupiter aufgrund der kleineren Masse andere Dickenverhältnisse. So beginnt im Saturn die metallische Schicht erst bei 0,47 Saturnradien (Jupiter: 0,77 Jupiterradien). Unterhalb dieser metallischen Schicht liegt ein Gesteinskern (genauer: Eis-Silikat-Kern), für den Modellrechnungen eine Masse von ca. 16 Erdmassen ergeben. Damit besitzt der Saturn-Kern einen Masseanteil von 25 Prozent, der des Jupiter lediglich 4 Prozent. Das Innere des Gesteinskerns ist sehr heiß, es herrscht eine Temperatur von 12.000 Kelvin. Als Grund dafür wird unter anderem der Kelvin-Helmholtz-Mechanismus (langsame gravitationsbedingte Kompression) angenommen.

Rotationsverhalten

Saturn rotiert nicht wie ein starrer Körper. Die Äquatorregionen rotieren schneller (eine Rotation in 10 Stunden, 13 Minuten und 59 Sekunden) als die Polregionen (10 Stunden, 39 Minuten und 22 Sekunden). Die Äquatorregionen werden als System I und die Polregionen als System II bezeichnet. Aus In-Situ-Messungen des Saturnmagnetfeldes von Raumsonden wurde für das Saturninnere eine noch etwas langsamere Rotationsperiode von 10 Stunden, 47 Minuten und 6 Sekunden hergeleitet. Seine Drehachse ist 26,73° gegen seine Umlaufbahn geneigt.

Saturnringe

Saturnoppositions.jpg Hauptartikel: Saturnringe

Den Saturn umgibt in seiner Äquatorebene ein auffälliges Ringsystem, das bereits in einem kleinen Teleskop einen grandiosen Anblick bietet. Durch diese Besonderheit gegenüber den anderen Gasriesen, deren bescheidenere Ringe erst sehr viel später entdeckt wurden, ist der Saturn auch als der Ringplanet bekannt geworden.

Monde

Übersicht aller Saturnmonde: Liste der Saturnmonde

Von den 56 bekannten Monden ist Titan der größte mit einem Durchmesser von 5.150 km. Die vier Monde Rhea, Dione, Tethys und Iapetus besitzen einen Durchmesser zwischen 1.050 km und 1.530 km. Telesto, Thetys und Calypso bewegen sich dabei, mit jeweils 60 Grad Versatz, auf derselben Bahn um den Saturn. Eine Besonderheit ist auch der Mond Helene (Saturn XII - 1980S6), der sich wiederum eine Bahn mit 60 Grad Versatz mit Dione teilt.

Die Ende 2004 von Astronomen der University of Hawaii entdeckten Monde S/2004 S16 und S/2004 S17 sind mit einem Radius von jeweils ~ 2 km die bislang kleinsten des Saturns. Eine wahre Besonderheit stellen die Monde Janus und Epimetheus dar. Sie tauschen alle vier Jahre ihre Umlaufbahn aus.

Am ersten bzw. zweiten Mai 2005 entdeckte man einen weiteren Mond, provisorisch S/2005 S01 genannt, der mittlerweile auch den offiziellen Namen Daphnis besitzt. Er ist der zweite Mond neben Pan der innerhalb der Hauptringe des Saturns kreist.

Im Juni 2006 wurden mit dem Teleskop auf dem Mauna Kea (Hawaii) 9 weitere Monde entdeckt, die auf stark elliptischen Bahnen zwischen 17,5 und 23 Mio. Kilometern den Saturn entgegen dessen Rotationsrichtung umkreisen. Daraus läßt sich schließen, dass es sich um eingefangenee Überreste von Kometen oder Kleinplaneten handeln muß. Zum Zeitpunkt des Eintritts der Raumsonde Cassini in den Saturnorbit fand man kleinere Körper mit nur etwa 100m Durchmesser eines vorher vermutlich größeren Körpers, dessen Überreste diese kleinen "Möndchen" bzw. die Saturnringe bilden. Die Forscher schätzen etwa eine Zahl von 10 Millionen solcher kleinen Gebilde in den Saturnringen. Sie erhoffen sich nun, mithilfe dieser Überreste eines vermutlich ehemals größeren Satelliten eine eindeutige Erklärung für die Entstehung der Saturnringe zu finden.

Geschichte der Erforschung

Im Jahre 1610 schickte der italienische Mathematiker, Physiker und Astronom Galileo Galilei an seinen Bekannten Giuliano de Medici eine verschlüsselte Nachricht folgenden Inhalts: Smaismrmilmepoetaleumibunenvgttavrias.

Dieser konnte das Wortungetüm jedoch nicht entziffern, und so musste Galilei die Lösung nachliefern. Sie lautet:

Altissimum planetam tergeminum observavi –

Den obersten Planeten habe ich dreigestaltig gesehen.

Galilei hatte kurz zuvor erstmals den Saturn durch ein Fernrohr beobachtet und geglaubt, zwei Monde des Saturn entdeckt zu haben.

1656 konnte der niederländische Physiker und Astronom Christiaan Huygens (1629–1695) beim Blick durch ein leistungsstärkeres Fernrohr das Phänomen enträtseln: Galilei hatte den Ring des Saturn in seinem kleinen Fernrohr nicht deutlich genug erkannt und ihn für Saturntrabanten gehalten.

Ein Jahr zuvor hatte Huygens bereits den größten Saturnmond Titan entdeckt. Giovanni Domenico Cassini entdeckte 1671 bzw. 1672 die Saturnmonde Japetus und Rhea, 1684 Tethys und Dione. Cassini entdeckte 1675 auch die nach ihm benannte Teilung in den Saturnringen.

Forschungsmissionen

Als erste Sonde überhaupt flog Pioneer 11 am 1. September 1979 in 21.000 km Entfernung am Saturn vorbei. Trotz der sehr primitiven technischen und wissenschaftlichen Ausrüstung der Sonde gelangen zirka 400 Fotos und andere Messungen vom Saturn.

Nachdem am 13. November 1980 die Raumsonde Voyager 1 den Saturn besucht hatte, kam knapp ein Jahr später am 26. August 1981 die Schwestersonde Voyager 2 beim Ringplaneten an. Beide Sonden lieferten erstmalige und einmalige Bilder aus nächster Nähe des Saturns, seiner Ringe und seiner vielen Monde.

Im Juni 2004 erreichte die Raumsonde Cassini-Huygens das Saturnsystem nach siebenjährigem Flug. Der Orbiter (Cassini) führte eine zusätzliche Landungssonde (Huygens) mit sich, die am 14. Januar 2005 auf dem Mond Titan weich landete. Am 10. März 2006 berichtete die NASA, dass die Sonde möglicherweise unterirdische Wasserreservoirs dicht unter der Oberfläche des Mondes Enceladus gefunden habe.

Sichtbarkeit

Hauptartikel: Saturnpositionen bis 2021

In der folgenden Tabelle sind die Sichtbarkeiten des Saturn für die Jahre 2003 bis 2006 angegeben. Neben dem Datum der Opposition ist jeweils auch die scheinbare Helligkeit, der Abstand zur Erde und der Winkeldurchmesser des Saturn bei der Opposition angegeben.

Stationär, dann rückläufig	Opposition	Oppositions- entfernung	Oppositions- helligkeit	Winkel- durchmesser	Ringneigung	Stationär, dann rechtläufig	Konjunktion zur Sonne
26. Oktober 2003	31. Dezember 2003	8,05014 AE	-0,5 mag	20,7"	-25,5°	7. März 2004	8. Juli 2004
8. November 2004	13. Januar 2005	8,07564 AE	-0,4 mag	20,64"	-22,8°	22. März 2005	23. Juli 2005
22. November 2005	27. Januar 2006	8,12682 AE	-0,2 mag	20,51"	-18,9°	5. April 2006	8. August 2006

Kulturgeschichte

Da der Saturn mit bloßem Auge sichtbar ist und als Wandelstern auffällt, wurde er schon im Altertum mit mythologischen Deutungen belegt.

Bei den Römern wurde er mit dem Gott Saturn und im antiken Griechenland mit dem Gott Kronos assoziiert.

Die Astrologie übernahm für die Deutung des Saturn insbesondere die charakterlichen Symbolisierungen der Eigenschaften Abgrenzung, Verfestigung und Erstarrung, wie sie sich aus der griechisch-römischen Mythologie für die Götter Saturn bzw. Kronos ergaben.

Literatur

Ute Kehse: Polarlichter sind einzigartig - Cassini und Hubble werfen 25 Jahre alte Theorien über den Haufen (Bericht über einen Artikel in der Zeitschrift Nature): 19. Februar 2005, Onlineportal der Zeitschrift Bild der Wissenschaft: Artikel online abrufbar unter http://www.wissenschaft.de/wissen/news/249343.html

Weblinks

Cassini-Huygens - Mission zum Saturn und Titan (DLR)
Mission Cassini (FU Berlin)
RPIF-Bestandsverzeichnis: Saturn
Die Neun Planeten: Saturn
Saturn und die aktuelle Mission Cassini-Huygens
Innerer Aufbau des Saturn (Grafik und engl. Text)
Der Planet Saturn: Wissenswertes und Flash-Film
NASA-Seite zum Saturn (Englisch)
Voyager 1 and 2 - Atlas of Six Saturnian Satellites (Karten von sechs Saturnmonden nach Aufnahmen der Voyager-Sonden, Englisch)
Liste der Saturnmonde (Englisch)
Saturn-Vortrag (für Einsteiger-Veranstaltungen, lizenziert nach CreativeCommons)
Offizielle Seite mit Aufnahmen der Cassini-Huygens Mission

Video