Saturno (planeta)

 Nota: Para o deus da mitologia romana, consulte Saturno; para demais casos, veja Saturno (desambiguação).

Saturno
Planeta principal
Saturno fotografada pela Cassini durante equinócio em julho de 2008.
Características orbitais
Semieixo maior	1 433 449 370 km 9,582 017 2 UA
Periélio	1 353 572 956 km 9,048 076 35 UA
Afélio	1 513 325 783 km 10,115 958 04 UA
Excentricidade	0,055 723 219
Período orbital	10 759,22 dias 29,4571 anos
Período sinódico	378,09 dias
Velocidade orbital média	9,69 km/s
Inclinação	Eclíptica: 2,485 240 ° Equador solar: 5,51 ° Plano invariável: 0,93 °
Longitude do nó ascendente	113,642 811
Número de satélites	62 com designações formais
Características físicas
Diâmetro equatorial	60 268 ± 4 km
Área da superfície	4.27 × 1010 km²
Volume	8,2713 × 1014 km³
Massa	5,6846 × 1026 kg
Densidade média	0,687 g/cm³
Gravidade equatorial	10,44 m/s² 1,065 g
Período de rotação	10h 34min
Velocidade de escape	35,5 km/s
Inclinação axial	26,73°
Albedo	0,342 (Bond) 0,47 (geom.)
Temperatura	média: -139 ºC
Magnitude aparente	+1,47 até −0,24
Composição da atmosfera
Composição	≈ 96% hidrogênio ≈ 3% hélio ≈ 0,4% metano ≈ 0,01% amoníaco ≈ 0,01% deuterídio de hidrogênio 0,0007% etano

Saturno é o sexto planeta a partir do Sol e o segundo maior do Sistema Solar atrás de Júpiter. Nomeado pelo deus romano da agricultura, seu símbolo astronômico (♄) representa a foice da divindade. Saturno é um planeta gasoso com um raio aproximadamente nove vezes maior que o da Terra. Apesar de ter apenas um oitavo da densidade da Terra, sua massa é 95 vezes maior.

O interior de Saturno é provavelmente formado por um núcleo de ferro, níquel e rocha (composto de silício e oxigênio), cercado por uma profunda camada de hidrogênio metálico, uma camada intermediária de hidrogênio e hélio líquido e uma exterior gasosa. O planeta possui um tom amarelo claro por causa dos cristais de amônia em sua atmosfera superior. Acredita-se que correntes elétricas dentro da camada de hidrogênio metálico criam seu campo magnético planetário, que é mais fraco que o da Terra porém com um momento magnético 580 vezes maior por causa de seu tamanho. A força do campo magnético de Saturno é por volta de um vigésimo do de Júpiter. Sua atmosfera exterior é suave e com poucos contrastes, apesar características de longa duração podendo aparecer. O vento pode chegar a uma velocidade de 1 800 km/h, mais rápidos que os de Júpiter, porém menores que os de Netuno.

Saturno possui um proeminente sistema de anéis que consiste em nove anéis principais contínuos e três arcos descontínuos, compostos principalmente de partículas de gelo com uma quantidade menor de detritos rochosos e poeira. Saturno tem 62 satélites conhecidos, dos quais 53 possuem um nome oficial. Isso não inclui centenas de "pequenos satélites" compreendendo os anéis. Titã, seu maior satélite e o segundo maior do Sistema Solar, é maior que o planeta Mercúrio e o único satélite que possui uma atmosfera substancial.

Características físicas

Composição comparando os tamanhos de Saturno e da Terra.

Saturno é classificado como um planeta gasoso porque seu exterior é predominantemente composto de gases e por não possuir uma superfície definida, embora possa possuir um núcleo rochoso sólido. A rotação do planeta faz com que assuma a forma de uma esfera oblata; ou seja, é achato nos pólos e protuberante no equador. Seu raio equatorial e polar diferem em quase 10%: 60 268 km contra 54 364 km, respectivamente. Júpiter, Urano e Netuno, os outros planetas gasosos do Sistema Solar, também são oblatos mas em menor grau. Saturno é o único planeta conhecido que é menos denso que a água – por volta de 30%. Apesar de seu núcleo ser consideravelmente mais denso que a água, a densidade relativa média é de 0,69 g/cm³ por causa de sua atmosfera gasosa. Júpiter tem uma massa aproximadamente 318 vezes maior que a da Terra, enquanto a de Saturno é 95 vezes maior. Juntos, Júpiter e Saturno mantém 92% de toda massa planetária do Sistema Solar.

Estrutura interna

O planeta é denominado um gigante gasoso, mas não é inteiramente gasoso. É constituido primariamente de hidrogênio, que se torna um líquido não-ideal quando a densidade é acima de 0.01 g/cm³. Esta densidade é alcançada em um raio contendo 99.9% da massa de Saturno. A temperatura, pressão e densidade dentro do planeta aumentam consideravelmente no núcleo que, nas camadas profundas do planeta, provoca a transição do hidrogênio em metal.

Modelos planetários padrões sugerem que o interior de Saturno é similar ao de Júpiter, tendo um pequeno núcleo rochoso cercado de hidrogênio e hélio com traços de quantidades de vários voláteis. Este núcleo é similar em composição ao terrestres, porém mais denso. Análises do momento gravitacional do planeta, em combinação com os modelos físicos para o seu interior, permitiram aos astrônomos franceses Didier Saumon e Tristan Guillot a colocar limitações na massa do núcleo planetário. Em 2004, eles estimaram que o núcleo deveria ter de 9 a 22 vezes a massa do terrestre, que corresponde a um diâmetro de aproximadamente 25,000 km. Este é cercado por uma fina camada de hidrogênio líquido, seguido por uma camada líquida de hidrogênio molecular saturado de hélio que gradualmente se transforma em gás com o aumento da altitude. A camada mais externa vai até 1000 km e consiste a atmosfera gasosa.

Saturno tem um interior muito quente, alcançando 11,700 °C no núcleo, e o planeta irradia 2.5 vezes mais energia no espaço do que recebe do Sol. A maior parte desta energia extra é gerada pelo mecanismo de Kelvin-Helmholtz de compressão gravitacional lenta, mas este sozinho pode não ser suficiente para exiplicar a produção de calor saturniana. Um mecanismo adicional pode ser empregrado no qual Saturno gera parte de seu calor através da "chuva" de gostas de hélio em seu interior. Conforme as gotas descem através da densidade do hidrogênio menor, o processo libera calor por fricção e deixa as camadas anteriores esgotas de hélio. Estas gotas podem se acumular em uma concha de hélio ao redor do núcleo.

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 hidrogênio 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 tem um padrão de faixas escuras e claras, similares as de Júpiter embora a distinção entre ambas esteja muito menos nítida no caso de Saturno. A atmosfera planetária tem ventos fortes, na direção dos paralelos, alterando-se 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 durante a passagem da Voyager. A atmosfera de Saturno contém principalmente os gases: Hidrogênio, hélio e metano.

As nuvens superiores são formadas provavelmente por cristais de amônia. Neles uma névoa uniforme parece estender sobre todo o planeta, produzido por fenômenos fotoquímicos na atmosfera superior (cerca de 10 a mbar). Em 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 na 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 pôde 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 pôde ser observada uma tempestade, com aproximadamente a metade do tamanho que ocorreu em 1990.

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

As regiões polares apresentam correntes a 78ºN e a 78ºS. As sondas Voyager detectaram nos anos 1980 um padrão sextavado na região polar norte que foi observado também pelo telescópio espacial Hubble durante os anos 1990. As imagens 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 nas atmosferas da Terra ou de 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. Este formato em polígono, entre dois e seis lados, podem ser simulados em laboratório por meio dos modelos do líquido na rotação da escala.

Ao contrário do pólo norte, as imagens do pólo sul mostra uma forte corrente, sem a presença de vértices ou formas sextavadas persistentes. No entanto, a NASA informou em novembro do 2006 que a sonda Cassini tem observado um ciclone no pólo sul, com um centro bem definido. 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). [3] Esse vértice de aproximadamente 8000 km de diâmetro, poderia ter sido fotografado e estudado com detalhe pela sonda Cassini, sendo ventos moderados de mais de 500 quilômetros por hora. 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 Telescópio espacial Hubble.

O campo magnético de Saturno é muito mais fraco que o de Júpiter, e sua magnetosfera é um terço da 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, 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 Reia, 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 bilhões de quilômetros em uma órbita de excentricidade 0,056, com um afélio a 1,500 bilhões de quilômetros e o periélio a 1,240 bilhões de quilômetros. Saturno esteve no periélio em 1974. O período da translação 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 de 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

Ver artigo principal: Anéis de Saturno

Os anéis de Saturno são constituídos essencialmente por uma mistura de gelo, poeiras e material rochoso. Se estendem a cerca de 280 mil quilômetros 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 há cerca de 4 bilhões de anos, mas estudos recentes apontam para que sejam mais novos, tendo apenas algumas centenas de milhões de anos. Alguns cientistas acreditam que os anéis se formaram a partir de uma colisão que ocorreu perto do planeta ou com o planeta. Pensa-se que os anéis de Saturno desaparecerão um dia, cerca de 100 milhões de anos, pois vão sendo lentamente puxados para o planeta. Os anéis podem mudar de cor.

Vista panorâmica dos anéis obtida pela Sonda Cassini-Huygens; percebem-se claramente os diferentes anéis e suas divisões.

Satélites

Ver artigo principal: Satélites de Saturno

Luas de Saturno.

Saturno tem um grande número de satélites ou luas, o maior que todos os demais planetas. Os seus maiores satélites, conhecidos antes do começo da exploração espacial, são: Mimas, Encélado, Tétis, Dione, Reia, Titã, Hipérion, Jápeto e Febe. O maior desses satélites naturais é Titã, que tem o diâmetro de 5280 quilômetros (maior que o Planeta Mercúrio).

Saturno e Titã (satélite de Saturno, canto superior direito. Tirada pela Cassini)

A sonda Cassini-Huygens em junho de 2004 fotografou o que são considerados mais dois satélites de Saturno, que foram batizados de Methone e Pallene. A 1 de Maio de 2005, um terceiro satélite natural foi descoberto na Falha de Keeler (um intervalo existente no Anel A de Saturno), e foi temporariamente designado de S/2005 S 1. O outro satélite existente dentro do sistema de anéis de Saturno é Pã.

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.

O sistema de satélites maiores de Saturno, que vai até Jápeto, se espalha por cerca de 3,5 milhões de km, enquanto Febe, um satélite menor, faz parte de um sistema de satélites irregulares externos e se localizam a cerca de 12,9 milhões de km do planeta.

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 sobrevoaram 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, ultravioleta, infravermelhas e do espectro eletromagnético. Foram equipados também com 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 espacial Cassini, com destino a Saturno, que incluiu também a sonda Huygens para explorar Titã, uma das luas do planeta. Sendo um projeto de grande interesse da NASA em colaboração com a Agência Espacial Europeia 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 interessante satélite.

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 - Galileu Galilei observa através de seu telescópio o anel de Saturno.
• 1655 - Titã foi descoberto pelo astrônomo holandês Christiaan Huygens.
• 1659 - 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 distância de 124.200 quilômetros. Nesta ocasião descobriu estruturas complexas no sistema de anéis do planeta e obteve dados da atmosfera de Saturno e sua maior lua, Titã a uma distância de menos de 6500 quilômetros.
• 1982 - A sonda Voyager 2 aproxima-se de Saturno.
• 2004 - A sonda Cassini-Huygens alcança Saturno. Transformando-se no primeiro veículo espacial a orbitar o planeta distante e em aproximar-se de seus anéis. A missão está programada para concluir no final do ano 2009.

Observação de Saturno

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.

Na Antiguidade

Saturno é conhecido desde os tempos pré-históricos. Em tempos antigos, era o mais distante dos cinco planetas conhecidos do sistema solar (com exceção da Terra) e, portanto, um personagem importante em várias mitologias. Os astrônomos babilônicos sistematicamente observavam e registravam os movimentos de Saturno. Na antiga mitologia romana, o deus Saturno, que deu nome ao planeta, era o deus da agricultura e da colheita. Os romanos consideravam Saturno o equivalente ao deus grego Cronos. Os gregos consagraram o planeta mais afastado a Cronos, e os romanos seguiram o exemplo.

Na astrologia hindu, existem nove objetos astronômicos, conhecidos como Navagrahas. Saturno, que é um deles, é conhecido como "Sani" ou "Shani", o juiz entre todos os planetas e por todos considerado, de acordo com suas próprias ações, bom ou mau. No século V da Era Cristã, o texto da astronomia indiana Surya Siddhanta estimou o diâmetro de Saturno em 73.882 milhas, um erro de menos de 1% do valor atualmente aceito de 74.580 milhas, para o que existem várias explicações possíveis. As culturas chinesa e japonesa antigas designavam o planeta Saturno como a Estrela da Terra (土星). Isto era baseado nos Cinco Elementos que eram tradicionalmente utilizados para classificar os elementos naturais. No antigo hebraico, Saturno é chamado de 'Shabbathai. Seu anjo é Cassiel. Sua inteligência, ou o espírito benéfico, é Agiel (layga) e seu espírito (aspecto mais escuro) é Zazel (lzaz). Em turco otomano, urdu e malaio, seu nome é "Zuhal ', derivado do árabe زحل.

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 japonesa 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 malaio seu nome é Zuhal, proveniente do árabe زحل.

Saturno foi conhecido também como Φαίνων (Faínon) pelos gregos.

Ver também

• Satélites de Saturno
• Anéis de Saturno
• Saturno (mitologia)

Ligações externas

• (em português) 1 Minuto de Astronomia:Anéis de Saturno
• Saturn at Space Wiki
• Saturn at ESA/Hubble
• Saturn Profile by NASA's Solar System Exploration
• Saturn - About Space
• NASA's Saturn fact sheet
• NASA's Cassini mission to Saturn
• Change of seasons on Saturn
• Theoretical description of the rings of Saturn
• Saturn Research News
• A Trip Into Space Description and photos of Saturn
• Planets - Saturn A kid's guide to Saturn.
• A WAV file of radio emissions from Saturn
• NASA's Cassini Images of Hexagon on Saturn