Saturno

Características físicas

Saturno é um esferóide oblato, o que significa que ele é achatado nos postes, e incha ao redor de seu equador. O diâmetro equatorial do planeta é de 120.536 km (74.898 mi), enquanto seu diâmetro polar (a distância do pólo norte ao pólo sul) é de 108.728 km (67.560 mi); uma diferença de 9%. Saturno tem uma forma achatada devido a sua rotação muito rápida, uma vez a cada 10,8 horas.

Saturno é o único planeta no Sistema Solar que é menos denso que a água. Embora o núcleo do planeta seja muito denso, ele tem uma atmosfera gasosa, portanto a densidade específica média do planeta é de 0,69 g/cm3. Isto significa que se Saturno pudesse ser colocado em uma grande piscina de água, ele flutuaria.

Atmosfera

A parte externa da atmosfera de Saturno é composta por cerca de 96% de hidrogênio, 3% de hélio, 0,4% de metano e 0,01% de amoníaco. Há também quantidades muito pequenas de acetileno, etano e fosfina.

As nuvens de Saturno mostram um padrão de faixas, como as faixas de nuvens vistas em Júpiter. As nuvens de Saturno são muito mais fracas e as bandas são mais largas na linha do equador. A camada mais baixa de Saturno é composta por gelo de água, e tem cerca de 10 km de espessura. A temperatura aqui é bastante baixa, a 250 K (-10°F, -23°C). Entretanto, os cientistas não concordam com isso. A camada acima, com cerca de 77 km de espessura, é composta de gelo hidróxido de amônia, e acima desta camada há uma camada de nuvens de gelo de amônia com 80 km de espessura. A camada mais alta é composta de hidrogênio e gases hélio, que se estende entre 200 km (124 mi) e 270 km (168 mi) acima das nuvens de água. Sabe-se também que se formam Auroras em Saturno na mesosfera. A temperatura no topo da nuvem de Saturno é extremamente baixa, a 98 K (-283 °F, -175 °C). As temperaturas nas camadas internas são muito mais altas que nas externas devido ao calor produzido pelo interior de Saturno. Os ventos de Saturno são alguns dos mais rápidos do Sistema Solar, atingindo 1.800 km/h (1.118 mph), dez vezes mais rápido que os ventos da Terra.

Tempestades e manchas

A atmosfera de Saturno também é conhecida por formar nuvens de forma oval, semelhantes às manchas mais claras vistas em Júpiter. Estas manchas ovais são tempestades ciclônicas, as mesmas que os ciclones vistos na Terra. Em 1990, o Telescópio Espacial Hubble encontrou uma nuvem branca muito grande perto do equador de Saturno. Tempestades como a de 1990 eram conhecidas como Grandes Pontos Brancos. Estas tempestades únicas só existem por pouco tempo e só acontecem a cada 30 anos da Terra, na época do solstício de verão no Hemisfério Norte. Os Grandes Pontos Brancos também foram encontrados em 1876, 1903, 1933, e 1960. Se este ciclo continuar, outra tempestade se formará por volta de 2020.

A nave espacial Voyager1 encontrou um padrão de nuvem hexagonal perto do pólo norte de Saturno, a cerca de 78°N. A sonda Cassini-Huygens confirmou-o mais tarde em 2006. Ao contrário do pólo norte, o pólo sul não apresenta nenhuma característica de nuvem hexagonal. A sonda também descobriu uma tempestade parecida com um furacão travada no pólo sul que mostrava claramente uma parede ocular. Até esta descoberta, os globos oculares só tinham sido vistos na Terra.

Interior

O interior de Saturno é semelhante ao interior de Júpiter. Ele tem um pequeno núcleo rochoso do tamanho da Terra em seu centro. É muito quente; sua temperatura atinge 15.000 K (26.540 °F (14.727 °C)). O Saturno é tão quente que ele fornece mais energia térmica para o espaço do que recebe do Sol. Acima dele há uma camada mais grossa de hidrogênio metálico, com cerca de 30.000 km de profundidade. Acima dessa camada há uma região de hidrogênio líquido e hélio. O núcleo é pesado, com cerca de 9 a 22 vezes mais massa do que o núcleo da Terra.

Campo magnético

Saturno tem um campo magnético natural que é mais fraco que o de Júpiter. Como o da Terra, o campo de Saturno é um dipolo magnético. O campo de Saturno é único por ser perfeitamente simétrico, ao contrário de qualquer outro planeta conhecido. Isto significa que o campo está exatamente em linha com o eixo do planeta. Saturno gera ondas de rádio, mas elas são muito fracas para serem detectadas a partir da Terra. A lua Titan orbita na parte externa do campo magnético de Saturno e emite plasma para o campo a partir das partículas ionizadas na atmosfera de Titan.

Saturno em comparação com o tamanho da Terra


Desenho de Saturno por Robert Hooke em 1666


A nuvem hexagonal polar norte encontrada inicialmente pela Voyager 1 e depois pela Cassini

Rotação e órbita

A distância média de Saturno do Sol é superior a 1.400.000.000 km, cerca de nove vezes a distância da Terra ao Sol. Leva 10.759 dias, ou cerca de 29,8 anos, para Saturno orbitar ao redor do Sol. Isto é conhecido como o período orbital de Saturno.

A Voyager 1 mediu a rotação de Saturno como sendo 10 horas 14 minutos no equador, 10 horas 40 minutos mais perto dos pólos, e 10 horas 39 minutos 24 segundos para o interior do planeta. Isto é conhecido como seu período de rotação.

A Cassini mediu a rotação de Saturno como sendo 10 horas 45 minutos 45 segundos ± 36 segundos. Isso é cerca de seis minutos, ou 1%, mais longo que o período de rotação do rádio medido pela nave espacial Voyager 1 e Voyager 2, que voou por Saturno em 1980 e 1981.

O período de rotação de Saturno é calculado pela velocidade de rotação das ondas de rádio liberadas pelo planeta. A nave espacial Cassini-Huygens descobriu que as ondas de rádio diminuíram, sugerindo que o período de rotação aumentou. Como os cientistas não acham que a rotação de Saturno esteja realmente diminuindo, a explicação pode estar no campo magnético que causa as ondas de rádio.

Anéis planetários

Saturno é mais conhecido por seus anéis planetários que são fáceis de ver com um telescópio. Existem sete anéis nomeados; A, B, C, D, D, E, F, e G. Eles foram nomeados na ordem em que foram descobertos, o que é diferente de sua ordem no planeta. Do planeta, os anéis são: D, C, B, A, F, G e E.

Os cientistas acreditam que os anéis são material deixado depois que uma lua se rompeu. Uma nova idéia diz que foi uma lua muito grande, a maior parte da qual colidiu com o planeta. Isto deixou uma grande quantidade de gelo para formar os anéis, e também algumas das luas, como a Enceladus, que se pensa serem feitas de gelo.

História

Os anéis foram descobertos pela primeira vez por Galileu Galilei em 1610, usando seu telescópio. Eles não pareciam anéis para Galileu, então ele os chamou de "cabos". Ele pensava que Saturno era três planetas separados que quase se tocavam um ao outro. Em 1612, quando os anéis estavam de frente para a Terra, os anéis desapareceram, depois reapareceram novamente em 1613, confundindo ainda mais Galileu. Em 1655, Christiaan Huygens foi a primeira pessoa a reconhecer que Saturno estava cercado por anéis. Usando um telescópio muito mais potente que o de Galilei, ele observou que Saturno "está cercado por um anel fino, plano, em nenhum lugar que se toque...". Em 1675, Giovanni Domenico Cassini descobriu que os anéis do planeta eram, de fato, feitos de anéis menores com fendas. A maior abertura dos anéis foi mais tarde denominada Divisão Cassini. Em 1859, James Clerk Maxwell mostrou que os anéis não podem ser sólidos, mas são feitos de pequenas partículas, cada uma orbitando Saturno por si só, caso contrário, se tornaria instável ou se separaria. James Keeler estudou os anéis usando um espectroscópio em 1895, o que provou a teoria de Maxwell.

Características físicas

Os anéis variam de 6.630 km (4.120 milhas) a 120.700 km (75.000 milhas) acima do equador do planeta. Como provado por Maxwell, mesmo que os anéis pareçam sólidos e inquebráveis quando vistos de cima, os anéis são feitos de pequenas partículas de rocha e gelo. Eles têm apenas cerca de 10 m de espessura; são feitos de rocha de sílica, óxido de ferro e partículas de gelo. As menores partículas são apenas partículas de poeira enquanto as maiores têm o tamanho de uma casa. Os anéis C e D também parecem ter uma "onda" neles, como ondas na água. Estas ondas grandes têm 500 m de altura, mas só se movem lentamente a cerca de 250 m por dia. Alguns cientistas acreditam que a onda é causada pelas luas de Saturno. Outra idéia é que as ondas foram feitas por um cometa que atingiu Saturno em 1983 ou 1984.

As maiores lacunas nos anéis são a Divisão Cassini e a Divisão Encke, ambas visíveis da Terra. A Divisão Cassini é a maior, medindo 4.800 km de largura. Entretanto, quando as naves espaciais Voyager visitaram Saturno em 1980, descobriram que os anéis são uma estrutura complexa, feita de milhares de finas aberturas e anéis. Os cientistas acreditam que isto é causado pela força gravitacional de algumas das luas de Saturno. A minúscula lua Pan orbita dentro dos anéis de Saturno, criando uma brecha dentro dos anéis. Outros anéis mantêm sua estrutura devido à força gravitacional dos satélites de pastor, como Prometheus e Pandora. Outras lacunas se formam devido à força gravitacional de uma grande lua mais distante. A lua Mimas é responsável por limpar a brecha de Cassini.

Dados recentes da nave espacial Cassini mostraram que os anéis têm sua própria atmosfera, livre da atmosfera do planeta. A atmosfera dos anéis é feita de gás oxigênio, e é produzida quando a luz ultravioleta do Sol quebra o gelo da água nos anéis. A reação química também ocorre entre a luz ultravioleta e as moléculas de água, criando o gás hidrogênio. As atmosferas de oxigênio e hidrogênio ao redor dos anéis são muito espaçadas. Assim como o oxigênio e o gás hidrogênio, os anéis têm uma atmosfera fina feita de hidróxido. Este ânion foi descoberto pelo Telescópio Espacial Hubble.

Palestras

A sonda espacial Voyager descobriu características em forma de raios, chamadas raios. Estes também foram vistos mais tarde pelo telescópio Hubble. A sonda Cassini fotografou os raios em 2005. Eles são vistos como escuros quando estão sob a luz do sol, e aparecem claros quando estão contra o lado não iluminado. A princípio pensava-se que os raios eram feitos de partículas microscópicas de poeira, mas novas evidências mostram que eles são feitos de gelo. Eles giram ao mesmo tempo com a magnetosfera do planeta, portanto, acredita-se que eles tenham uma conexão com o eletromagnetismo. Entretanto, o que causa a formação dos raios ainda é desconhecido. Eles parecem ser sazonais, desaparecendo durante o solstício e aparecendo novamente durante o equinócio.

Os raios nos anéis de Saturno, fotografados pela Voyager 2

Luas

Saturno tem 53 luas nomeadas, e outras nove que ainda estão sendo estudadas. Muitas das luas são muito pequenas: 33 têm menos de 10 km de diâmetro e 13 luas têm menos de 50 km. Sete luas são suficientemente grandes para serem uma esfera quase perfeita causada por sua própria gravitação. Estas luas são Titã, Rhea, Iapetus, Dione, Tethys, Enceladus e Mimas. Titã é a maior lua, maior que o planeta Mercúrio, e é a única lua no Sistema Solar a ter uma atmosfera espessa e densa. Hyperion e Phoebe são as próximas luas maiores, maiores do que 200 km de diâmetro.

Em dezembro de 2004 e janeiro de 2005, um satélite feito pelo homem chamado Cassini-Huygens probe tirou muitas fotos de perto de Titan. Uma parte deste satélite, conhecida como sonda Huygens, pousou em seguida em Titan. Batizado em homenagem ao astrônomo holandês Christiaan Huygens, foi a primeira nave espacial a pousar no Sistema Solar Exterior. A sonda foi projetada para flutuar no caso de aterrissar em líquido. O Enceladus, a sexta maior lua, tem cerca de 500 km de diâmetro. É um dos poucos objetos do Sistema Solar Exterior que mostra atividade vulcânica. Em 2011, os cientistas descobriram uma ligação elétrica entre Saturno e o Enceladus. Isto é causado por partículas ionizadas de vulcões na pequena lua que interagem com os campos magnéticos de Saturno. Interações similares causam as luzes do norte na Terra.

Exploração

Saturno foi explorado pela primeira vez pela nave espacial Pioneer 11 em setembro de 1979. Ela voou cerca de 20.000 km acima do topo das nuvens do planeta. Ele tirou fotografias do planeta e de algumas de suas luas, mas tinham baixa resolução. Descobriu um novo e fino anel chamado anel F. Também descobriu que as aberturas do anel escuro parecem brilhantes quando vistas em direção ao Sol, o que mostra que as aberturas não são vazias de material. A espaçonave mediu a temperatura da lua Titan.

Em novembro de 1980, a Voyager 1 visitou Saturno, e tirou fotografias de alta resolução do planeta, anéis e luas. Estas fotos foram capazes de mostrar as características da superfície das luas. A Voyager 1 aproximou-se de Titan, e obteve muitas informações sobre sua atmosfera. Em agosto de 1981, a Voyager 2 continuou a estudar o planeta. As fotos tiradas pela sonda espacial mostraram que estavam acontecendo mudanças nos anéis e na atmosfera. As naves espaciais Voyager descobriram várias luas orbitando perto dos anéis de Saturno, bem como descobriram novas lacunas nos anéis.

Em 1º de julho de 2004, a sonda Cassini-Huygens entrou em órbita em torno de Saturno. Antes disso, ela voou perto da Phoebe, tirando fotos de altíssima resolução de sua superfície e coletando dados. Em 25 de dezembro de 2004, a sonda Huygens separou-se da sonda Cassini antes de descer em direção à superfície de Titan e pousou lá em 14 de janeiro de 2005. Ela pousou em uma superfície seca, mas descobriu que grandes corpos de líquido existem na lua. A sonda Cassini continuou a coletar dados da Titan e de várias luas geladas. Ela encontrou evidências de que a lua Enceladus tinha água em erupção de seus gêiseres. A Cassini também provou, em julho de 2006, que Titan tinha lagos de hidrocarbonetos, localizados perto de seu pólo norte. Em março de 2007, descobriu um grande lago de hidrocarbonetos do tamanho do Mar Cáspio, próximo a seu pólo norte.

Cassini observou relâmpagos ocorrendo em Saturno desde o início de 2005. A potência do raio foi medida para ser 1.000 vezes mais potente do que o raio na Terra. Os astrônomos acreditam que o relâmpago observado em Saturno é o mais forte já visto.

Saturno como visto da nave espacial Cassini em 2007


Desenho do Cassini em órbita ao redor de Saturno

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