Krasavec Saturn – drahokam mezi planetami

Pokud si někdo ve Sluneční soustavě zaslouží nazvání „pán prstenů“, je to právě Saturn. Vzdálená planeta jich vlastní hned několik.

Pohled na Saturn, obklopený několika, volně se vnášejícími prstenci, je nezapomenutelný. Díky sklonu jeho rotační osy se mění i úhel, pod kterým je ze Země pozorujeme. Saturnovy prstence jsou sice mohutné, ale jen velice tenké, takže se při bočním pohledu zdá být planeta někdy dokonce holá. Při takové konstelaci se naopak dá zaregistrovat Saturnovo znatelné zploštění v oblasti pólů. 

Průměrem 120 500 km dělá ze Saturn druhou největší planetou naší soustavy. Je 95x těžší než Země, vlastní tedy jen 30 % hmoty Jupitera, svého vnitřního souseda. Na jeho velikosti se nejspíš podepsala vzdálenost, ve které vznikal. Zatímco měl Jupiter, vyrůstající těsně za tzv. „sněhovou hranicí“ k dispozici nejen plyn a prach, který se nacházel v oblaku původní hmoty, ale také plyn, které sluneční záření vytlačilo z vnitřní planetární soustavy – zbylo na vzdálenější Saturn hmoty méně.

Saturn se stal planetou, která má ve vrchní části atmosféry téměř čistý vodík (96 %) a střední hustotu neuvěřitelných 0,69 g/cm3. Je relativně nejlehčí ze všech planet - a dokonce o třetinu lehčí než je za normnálních podmínek voda.

Planeta s prsteny obíhá Slunce po téměř kruhové dráze mezi 9 – 10 AU (AU – astronomická jednotka, která se rovná vzdálenosti Země-Slunce). Jeden oběh jí trvá 29 let a 166 dní.

Rovník Saturnu má znatelný sklon k jeho oběžné dráze, podobně jako je tomu u Země. Planetární osa je nachýlená o 26,73°.

Stejně jako Slunce a Jupiter vlastní tato plynová planeta diferenciální rotaci – jednotlivé části povrchu, který pozorujeme, obíhají kolem planety různou rychlostí. Rovník rotuje jednou za 10 hodin, 13 minut a 59 vteřin, oblasti kolem pólů jsou pomalejší – 10 hodin, 39 minut a 22 vteřin. Vnitřní části planety rotují dokonce ještě pomaleji. Z měření magnetického jeho pole vyplývá rotační doba 10 hodin, 47 minut a 6 vteřin.

Teplota na „povrchu“ Saturnu (tedy v místě, kde je jeho atmosférický tlak 1 bar) odpovídá -139 °C. Blíže povrchu, v oblasti s tlakem 0,1 baru je to -189°C.

Vnitřní stavba

Svým složením se Saturn trochu odlišuje od souseda Jupitera. Zatímco Jupiter vykazuje stejný poměr mezi heliem a vodíkem, jaký má i naše Slunce, zdá se, že je helia v povrchových vrstvách Saturnu méně. Klesání helia do vnitřních částí planety může být zodpovědné i za pozitivní energetickou bilanci Saturnu. Planeta vydává 2,3x více energie, než získává od Slunce.

Stejně jako je tomu u Jupitera, přechází uvnitř Saturnu vodík plynule do kapalného stavu, aniž by v něm existoval jasný a zřetelný předěl mezi plynem a kapalinou. V hlubších vrstvách atmosféry se dostává vodíková hmota do kovového, tj. vodivého stavu. Jednotlivé atomy se při něm vzdávají exkluzivního práva na své elektrony a sdílí je se svými sousedy.

Pod vrstvou kovově reagujícího vodíku leží jádro ze silikátů (kamenné hmoty) a ledu, který je při zdejší vysokém tlaku v jiné formě, než jak ho známe ze Země, takže může existovat i při velmi vysokých teplotách (v jádru Saturnu až 12 000 °C).  Kamenné jádro má hmotnost zhruba 16x větší než je naše Země, tvoří tedy 25 % hmotnosti planety. Pro srovnání – u Jupitera jsou to jen 4 %.

Vrstva mraků

Mraky se na Saturnu dělí do dvou vrstev. Vrchní vrstva dobře odráží sluneční světlo a zakrývá spodní vrstvu, kterou proto můžeme pozorovat jen v infračervené části spektra.

Na povrchu vzdálené planety pozorujeme stejnou pásovou strukturu jako na Jupiteru. Vrstvy vrchních mraků jsou ale u Saturnu řidší a barvy jeho pásů jsou méně výrazné. Obsahují zmrzlé částečky amoniaku.

Nejstabilnějšími úkazy v Saturnově atmosféře jsou hexagon na severním pólu a oko hurikánu na pólu jižním.

Jak vznikl zvláštní téměř pravidelný šestihran? Podobné mnohohrany se podařily napodobit v laboratorních podmínkách, když vědci simulovali různé rychlosti pohybu různých částí atmosféry Saturnu. Čím větší je rozdíl mezi rychlostí zbylých částí planety a tzv. jet streamem, rychle se pohybujícím pásem, tím méně stran má vznikající mnohohran.  

Hexagon na Saturnu má průměr 25 000 kilometrů a rotuje jednou za 10 hodin, 39 minut a 24 vteřiny. Se stejnou periodou se dají pozorovat radio emise Saturnu. Souvisí spolu oba jevy?

Jižní pól se pyšní hurikánem, který má v průměru 8000 kilometrů. Na rozdíl od všech ostatních planet, bylo nalezeno na jižním pólu Saturnu nejteplejší místo jeho povrchu. Podobný „hot spot“ existuje i na severním pólu. Oba jevy způsobují procesy v Saturnově atmosféře, kdy se plyn, který putuje mezi jednotlivými částmi planety stlačuje a přitom zahřívá.

Magnetické pole Saturnu odpovídá jednoduchému, symetrickému dipólu. Je 20x slabší než magnetické pole Jupitera. Jeho magnetosféra je komplexní. Zasahují do ní svými vlivy jak vnitřní měsíce Saturnu, tak jeho prstence.

Příště: Saturnovy prstence

Zdroje: Wikipedia-různé, raumfahrer.net-různé, spektrum.de-různé, http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2010/04/10/das-hexagon-am-saturn-im-labor-reproduziert/