Saturn

Díky svým proslulým prstencům, nejmohutnějším ve sluneční soustavě, je Saturn jedním z nejhezčích objektů na noční obloze.

Saturnovy prstence můžeme rozeznat už poměrně malým dalekohledem (při zvětšení 50krát a více). Není divu, že na této planetě viděl něco zvláštního už Galileo Galilei a v roce 1610 napsal: "Pozoroval jsem, že nejvyšší (tj. nejvzdálenější - pozn. red.) planeta je trojitá".

Trojitá planeta?

Jeho nedokonalý dalekohled mu totiž prstence zobrazil jen jako dvě skvrny symetricky rozložené po obou stranách planety. V roce 1612 tyto skvrny zmizely (rovina prstenců směřovala tehdy přímo k Zemi) a rok nato se opět tajemně objevily. Záhadu vyřešil již v letech 1655-1659 nizozemský astronom Christiaan Huygens. Poprvé popsal tento útvar jako kruhovitý, tenký a plochý prstenec v rovině Saturnova rovníku, který se planety nikde nedotýká. Zároveň objevil i největší Saturnův měsíc Titan, jenž je větší než planeta Merkur, a určil jeho oběžnou dobu. Postupně se zjistilo, že prstenec není jednolitý útvar a dělí se na zhruba sedm základních soustředných podprstenců.

Tisíce ledových podprstenců

Hlavní mezeru mezi dvěma základními velkými podprstenci, označovanými jako A a B, objevil již roku 1675 Giovanni Cassini, proto se dodnes nazývá Cassiniho dělení. Poloměr většiny výrazných prstenců nepřesahuje přibližně 210 000 km, tj. asi 3,5 poloměru planety. Jejich tloušťka nepřesahuje řádově stovky metrů, často je ještě menší. Díky pozemním pozorováním, matematickým výpočtům i kosmickým sondám dnes víme, že detailní obraz prstenců neobsahuje podprstenců jen několik, ale jsou jich tisíce. Prstence jsou tvořeny obrovským počtem částeček, které obíhají Saturn nezávisle. Devadesát tři procent jejich hmotnosti přitom tvoří vodní led, zbytek různé horniny, proto tyto prstence tak jasně září odraženým světlem Slunce. Díky velkému sklonu rotační osy Saturnu vůči jeho oběžné dráze (26,73 stupně) vidíme prstence v průběhu času pod různými úhly a občas nám jakoby zmizí úplně.

Nitro a atmosféra

Saturn je planeta stejného druhu jako Jupiter, tedy plynokapalný obr, tvořený zejména molekulárním, ale uvnitř i kovovým vodíkem (96,3 procenta objemu) a héliem. Dále jsou přítomny stopy metanu, vody a čpavku. V nitru dosahují teploty až 12 000 Kelvinů.

Struktury v Saturnově atmosféře jsou méně barvité a členité než u Jupitera. Saturn je totiž celkově studenější a méně "rozpohybovaný". Přesto lze v atmosféře pozorovat podobné pásy jako na Jupiteru, a sice v odstínech žluté a hnědé. Velmi speciálním jevem je stabilní šestiúhelníkový obrazec rotující kolem severního pólu planety. Kamenné jádro planety je tvořeno patrně těžšími prvky a ledem a je asi třikrát větší než Země, avšak jeho hmotnost je 25násobná. Podobně jako Jupiter i Saturn vyzařuje více energie (v podobě tepla 1,78krát více), než dostává od Slunce. Je to způsobeno nejspíše pomalým gravitačním smršťováním celé planety a také rychlým klesáním kapek hélia do spodnějších vrstev v atmosféře Saturnu, tj. jejich brzdným třením.

Gramofonové desky

Vznik Saturnových prstenců není přesně objasněn. Pravděpodobnější hypotéza říká, že to jsou zbytky měsíců, které před několika stovkami milionů let roztrhala slapová složka gravitačního pole Saturnu, když se přiblížily pod tzv. Rocheovu mez. Není přitom vyloučeno, že jde i o zbytky materiálu z doby vzniku Saturnu. Nejvzdálenější prstenec E je však tvořen z velké části také vodním materiálem, který i v současnosti vyvrhují ledové sopky na měsíci Enceladus. Bližší snímky ukázaly, že plocha prstenců se podobá gramofonové desce. Na ní se pohybují určité pravidelné struktury či vlny, což je ovlivňováno magnetickým polem Saturnu.

Rodiny měsíců

Soustava Saturnových měsíčků je patrně nejbohatší a nejrozmanitější ve sluneční soustavě. Část jich vznikla zároveň se Saturnem v jeho sousedství, menší a zpětně (proti rotaci Saturnu) obíhající měsíce tvoří patrně zachycené planetky odjinud. Mezi zhruba 60 dobře popsanými satelity zaujímá významné místo Titan s průměrem 5150 km. Má hustou oranžově zbarvenou atmosféru, která je tvořena z 95 procent dusíkem a asi z 5 procent metanem.
Na povrchu je tlak dokonce asi o 60 procent vyšší než na povrchu Země! Při povrchové teplotě přibližně -180 °C není divu, že se na povrchu vyskytují i jezírka kapalných uhlovodíků (etan, metan). Titan oběhne mateřskou planetu za necelých 16 dní. Měsíce se dají rozdělit do několika specifických skupin (rodin). Zvláštní postavení zaujímají tzv. pastýřské měsíce (obíhají uvnitř a při okraji jednotlivých podprstenců Saturnu), které gravitačně, pomocí jevu zvaného rezonance, vymezují a rozčleňují Saturnovy prstence. Jsou zodpovědné i za některé mezery a „vlnky“ v prstencích. Řada z měsíčků má tzv. vázanou rotaci, což znamená rovnost oběžné doby a rotační periody. Jeden z měsíců, Hyperion, má dokonce chaotickou rotaci, při které se významně a nepravidelně mění poloha její hlavní osy.

Střední vzdálenost od Slunce 1 426 275 milionů km (9.54 astronomické jednotky)
Průměr měřený na rovníku 120 536 ± 8 km
Průměr od pólu k pólu 108 728 ± 20 km (planeta je vlivem rychlé rotace silně zploštělá)
Doba oběhu kolem Slunce vzhledem k hvězdám (Saturnův siderický rok) 29,66 pozemských let
Doba rotace kolem osy (den na Saturnu) - 10 hod. 32 až 47 min.
Teplota vrchních vrstev atmosféry ("povrchu") kolem -140 °C až -190 °C
Hmotnost 95násobek Země
Objem 764krát větší než objem Země (Saturn je po Jupiteru největší planetou sluneční soustavy)
Úniková rychlost - 35,5 km/s (jde o tzv. 2. kosmickou rychlost, potřebnou pro odlet k jiným planetám, na Zemi má hodnotu 11,2 km/s)
Průměrná hustota – 0,69 g/cm³
Počet měsíců 60 (stabilní dráhy), až 200 je odhadovaný počet včetně velmi drobných satelitů

Saturnova jedinečnost

* Nejvzdálenější planeta, kterou lidé znali ještě před vynálezem dalekohledu a před vznikem oboru nebeské mechaniky - vzdálenější Uran a Neptun už nejsou (běžně) vidět pouhým okem.

* Planeta s nejmenší hustotou (menší než voda, 0,69 g/cm³) a patrně s největším množstvím měsíčků (až 200, pojmenovaných 60).
* Nejzploštělejší planeta sluneční soustavy.
* Planeta s nejvýraznějšími prstenci, mají velmi složitou strukturu, která gravitačně souvisí se systémem měsíců
* Jeho měsíc Titan je jediným měsícem ve sluneční soustavě, který má hustou atmosféru a výskyt kapaliny na povrchu (je druhý největší po Jupiterově Ganymedu).
* Titan je doposud od Země nejvzdálenější nebeské těleso, na kterém spočinula lidmi vyrobená kosmická sonda – v roce 2005 na něm přistál atmosférický modul Huygens, jenž se oddělil od mateřské sondy Cassini.

Sondy NASA a ESA

První sonda, která fotografovala Saturn a jeho měsíce zblízka, byl americký Pioneer 11, dokonce i prolétl rovinou prstenců (1979). Následovaly sondy Voyager 1 a 2 (1980 a 1981). V roce 1997 odstartovala k Saturnu společná americko-evropská automatická dvojsonda Cassini-Huygens, z níž dostala její orbitální složka Cassini za úkol obíhat kolem Saturnu (pracuje dodnes).

Na přípravě této sondy se podíleli odborníci z 19 zemí, mj. i Jiří Švestka z pražské hvězdárny a planetária. Atmosférický modul Huygens přistál 14. ledna 2005 na povrchu měsíce Titan a několik hodin vysílal zajímavá data i fotky. Na povrchu Titanu se tak daly rozlišit zřetelné světlé a tmavé oblasti. Tmavé oblasti jsou patrně jezera kapalných uhlovodíků nebo oblasti tvořené směsí hornin a uhlovodíkových ledů, zatímco světlé oblasti jsou tvořeny uhlovodíkovým ledem či sněhem. Titan je vedle Marsu a Europy dalším z hlavních kandidátů pro hledání života ve sluneční soustavě.