Satürn, Güneş'e yakın altıncı gezegendir ve Güneş Sistemi'nde Jüpiter'den sonra ikinci en büyük gezegendir. Bir gaz devi olarak ortalama yarıçapı Dünya'nın yaklaşık dokuz katıdır. Satürn, Dünya'nın yalnızca sekizde biri kadar ortalama yoğunluğa sahip olmasına rağmen, 95 kat daha büyüktür. Neredeyse Jüpiter'inkiyle karşılaştırılabilir boyutuna rağmen, Satürn'ün kütlesi Jüpiter'in üçte birinden azdır. Güneş'in etrafında 9,59 AU (1.434 milyon km) uzaklıkta döner ve 29,45 yıllık bir yörünge süresini tamamlar.
Satürn Güneş'e yakın altıncı gezegendir ve Güneş Sistemi'nde Jüpiter'den sonra ikinci büyük gezegendir. Ortalama yarıçapı Dünya'nın yaklaşık 9 katı olan bir gaz devidir. Dünya'nın ortalama yoğunluğunun sekizde birine sahiptir, ancak 95 kat daha büyüktür. Satürn neredeyse Jüpiter kadar büyük olmasına rağmen kütlesi üçte birinden azdır. Satürn, Güneş'in yörüngesinde 9,59 AU (1,434 milyon km) uzaklıkta ve 29,45 yıllık bir yörünge periyoduyla döner.
Satürn'ün iç kısmının, derin bir metalik hidrojen tabakasıyla çevrelenen kayalık bir çekirdek, sıvı hidrojen ve sıvı helyumdan oluşan bir ara katman ve gaz halindeki bir dış zarftan oluştuğu varsayılır. Gezegen, üst atmosferinde bulunan amonyak kristallerine atfedilen soluk sarı bir renk tonu sergiliyor. Metalik hidrojen tabakası içindeki bir elektrik akımının Satürn'ün gezegensel manyetik alanını oluşturduğu düşünülüyor. Bu alan Dünya'nınkinden daha zayıf olmasına rağmen, Satürn'ün büyüklüğünden dolayı manyetik momenti 580 kat daha fazladır. Karşılaştırmalı olarak, Satürn'ün manyetik alan gücü Jüpiter'in yaklaşık yirmide biri kadardır. Dış atmosfer genellikle özelliksiz ve düşük kontrastlı görünür, ancak uzun ömürlü atmosferik olaylar da ortaya çıkabilir. Satürn'deki rüzgar hızları saatte 1.800 kilometreye (saatte 1.100 mil) ulaşma kapasitesine sahiptir.
Gezegen, ağırlıklı olarak buz parçacıklarından oluşan ve daha az miktarda kaya döküntüsü ve tozla desteklenen parlak ve geniş bir halka sistemi ile karakterize edilir. Satürn'ün yörüngesinde en az 285 uydu var, bunlardan 63'ü resmi olarak adlandırılmış; bu sayım halkaların içinde bulunan yüzlerce aycığı içermemektedir. Satürn'ün en büyük ayı ve Güneş Sistemi'ndeki ikinci en büyük uydu olan Titan, büyüklük olarak (kütle olarak olmasa da) Merkür gezegenini aşar ve Güneş Sistemi'nde önemli bir atmosfere sahip olan tek ay olarak benzersizdir.
Adlandırma ve Astronomik Sembolizm
Satürn, adını Jüpiter tanrısının babası olan Roma zenginlik ve tarım tanrısından almıştır. Astronomik sembolü ()'nin izi Yunanca Oxyrhynchus Papyri'ye kadar uzanmaktadır; burada, gezegenin Yunanca adı olan Κρονος'nin (Kronus) kısaltması olarak işlev gören, yatay vuruşlu bir Yunan kappa-rho bağı olarak tanımlanmıştır. Sembol daha sonra küçük harfli Yunanca eta'ya benzeyecek şekilde dönüştü ve 16. yüzyılda bu pagan amblemini Hıristiyanlaştırmak için tepesine bir haç eklendi.
Romalılar haftanın yedinci gününü Satürn gezegenine saygı duruşu olarak "Satürn Günü" anlamına gelen Sāturni diēs Cumartesi olarak belirlediler.
Fiziksel Özellikler
Satürn, ağırlıklı olarak hidrojen ve helyumdan oluşan bir gaz devi olarak sınıflandırılır. Katı bir çekirdek muhtemelen mevcut olsa da, kesin bir katı yüzeye sahip değildir. Özellikle Satürn, Güneş Sistemindeki ortalama yoğunluğu suyunkinden daha az, yani yaklaşık %30 daha düşük olan tek gezegendir. Satürn'ün çekirdeği sudan önemli ölçüde daha yoğun olmasına rağmen, gezegenin ortalama özgül yoğunluğu 0,69 g/cm3 olup, bu özellik onun geniş atmosferinden kaynaklanmaktadır. Jüpiter'in kütlesi Dünya'nın 318 katı, Satürn'ünki ise Dünya'nın 95 katıdır. Bu iki gezegen birlikte Güneş Sistemi'ndeki toplam gezegen kütlesinin %92'sini oluşturur.
İç Yapı
Birincil bileşimi hidrojen ve helyumdan oluşmasına rağmen, Satürn'ün kütlesinin çoğunluğu gaz halinde mevcut değildir. Hidrojen, yoğunluğu 0,01 g/cm3'ü aştığında ideal olmayan bir sıvı durumuna geçer; bu, Satürn'ün toplam kütlesinin %99,9'unu kapsayan bir yarıçapta elde edilen bir durumdur. Satürn'ün iç kısmındaki sıcaklık, basınç ve yoğunluk çekirdeğe doğru giderek artıyor, bu da hidrojenin daha derin katmanlarda metalik bir hal almasına neden oluyor.
Standart gezegen modelleri, Satürn'ün iç yapısının Jüpiter'inkine benzediğini, hidrojen ve helyumla çevrelenmiş, eser miktarda çeşitli uçucu maddeler içeren küçük kayalık bir çekirdek ile karakterize edildiğini öne sürüyor. Bununla birlikte, yerçekimsel çarpıklığın analizi, Satürn'ün Jüpiter'e göre merkezi olarak daha yoğun olduğunu, dolayısıyla merkezinin yakınında hidrojenden daha yoğun malzeme içerdiğini ortaya koyuyor. Satürn'ün merkez bölgeleri kütlece yaklaşık %50 hidrojenden oluşurken Jüpiter'inki %67'dir.
Satürn'ün çekirdeği, bileşimsel olarak Dünya'nınkine benzese de, daha büyük bir yoğunluk sergiliyor. Satürn'ün kütleçekim momentinin analizi, iç fiziksel modellerle birleştiğinde çekirdeğin kütlesi üzerindeki kısıtlamaların belirlenmesine olanak sağladı. 2004 yılında bilimsel tahminler, Dünya'nınkinin 9 ila 22 katı arasında bir çekirdek kütlesi olduğunu gösterdi; bu, yaklaşık 20.000 km (12.000 mil) çapa karşılık gelir. Bununla birlikte, Satürn'ün halkalarından elde edilen veriler, yaklaşık 17 Dünya'ya eşdeğer bir kütleye ve Satürn'ün toplam yarıçapının yaklaşık %60'ını oluşturan bir yarıçapa sahip, önemli ölçüde daha dağınık bir çekirdek önermektedir. Bu çekirdek, önemli bir sıvı metalik hidrojen tabakasıyla sarılır ve bunun ardından, artan rakımla birlikte giderek gaz haline dönüşen, helyumla doymuş moleküler hidrojenden oluşan sıvı bir tabaka gelir. En dıştaki atmosferik katman yaklaşık 1.000 km (620 mil) boyunca uzanır ve tamamen gazdan oluşur.
Satürn, çekirdeği 11.700 °C'ye (21.100 °F) ulaşan yüksek sıcaklıktaki bir iç mekana sahiptir ve uzaya Güneş'ten emdiğinden 2,5 kat daha fazla enerji yayar. Jüpiter'in termal enerjisi Kelvin-Helmholtz kademeli yerçekimsel sıkıştırma mekanizmasından kaynaklansa da, bu süreç tek başına Satürn'ün daha düşük kütlesi nedeniyle ısı üretimini yeterince açıklayamayabilir. Önerilen alternatif veya tamamlayıcı bir mekanizma, Satürn'ün iç kısmının derinliklerindeki helyum damlacıklarının "yağmur yağması" yoluyla ısı üretilmesini içerir. Bu damlacıklar daha az yoğun olan hidrojenin içinden geçerken, sürtünme kuvvetleri ısıyı serbest bırakır ve aynı anda Satürn'ün dış atmosferik helyum katmanlarını tüketir. Bu alçalan damlacıkların birleşerek çekirdeği çevreleyen bir helyum kabuğu oluşturabileceği varsayılıyor. Elmas yağmurlarının Satürn, Jüpiter ve buz devleri Uranüs ve Neptün'de de meydana geldiği teorize edilmiştir.
Döndürme
Satürn'ün gözlemlenebilir özellikleri, Jüpiter'deki gözlemleri yansıtan, çeşitli bölgelere atfedilen farklı dönüş periyotlarıyla enlemesine bağımlı dönüş hızları sergiliyor. Gökbilimciler Satürn'ün dönüş hızını tanımlamak için üç farklı sistem kullanıyor. 10sa 14dk 00s (844,3°/d) periyoduyla Sistem I, Ekvator Bölgesini, Güney Ekvator Kuşağını ve Kuzey Ekvator Kuşağını içerir. Kutup bölgelerinin Sistem I'e benzer dönüş hızlarına sahip olduğu varsayılmaktadır. Kuzey ve güney kutup bölgeleri hariç diğer tüm Satürn enlemleri Sistem II olarak belirlenmiş ve §1415§h 38m 25,4s (810,76°/d) dönüş periyodu atanmıştır. Sistem III, Satürn'ün iç dönüş hızını belirtir. Voyager 1 ve Voyager 2 tarafından tespit edilen gezegensel radyo emisyonlarına dayanarak, Sistem III, §2829§h 39m 22,4s (810,8°/d) değerinde bir dönüş periyodu sergiliyor. Sistem III, büyük ölçüde Sistem II'nin yerini almıştır.
Satürn'ün iç kısmı için kesin bir dönüş periyodu belirlemek zorlu olmaya devam ediyor. Cassini uzay aracı 2004'te Satürn'e yaklaşımı sırasında gezegenin radyo dönüş periyodunda dikkate değer bir artış gözlemledi; bu artış yaklaşık 10sa 45m 45s ± 36s'ye ulaştı. Cassini, Voyager ve Pioneer sondaları tarafından yapılan çeşitli ölçümlerden derlenen Satürn'ün genel dönüş hızına ilişkin kapsamlı bir tahmin, §2223§h 32m 35s'dir. Gezegenin C Halkası üzerinde yapılan araştırmalar, §3132§h 33m 38s + 1m dönüş periyodunu gösteriyor 52s
− 1m 19s.
Mart 2007'de yapılan gözlemler, gezegenin radyo emisyon değişimleri ile Satürn'ün dönüş hızı arasında bir tutarsızlık olduğunu ortaya çıkardı. Bu farklılık potansiyel olarak Satürn'ün uydusu Enceladus'ta meydana gelen gayzer aktivitesine atfedilebilir. Bu aktivite nedeniyle Satürn'ün yörüngesine fırlatılan su buharı iyonize hale gelir ve Satürn'ün manyetik alanı üzerinde bir sürükleme kuvveti oluşturur, bu da gezegenin iç dönüşüne göre kendi dönüşünü ustaca yavaşlatır.
Basıklık
Dönme dinamikleri nedeniyle gezegen, kutupsal düzleşme ve ekvator çıkıntısıyla karakterize edilen yassı bir küresel şekil alır. Spesifik olarak, 60.268 km (37.449 mil) ölçen ekvator yarıçapı, 54.364 km (33.780 mil) kutup yarıçapını %10'un üzerinde aşıyor. Karşılaştırıldığında, Güneş Sistemindeki diğer gaz devleri olan Jüpiter, Uranüs ve Neptün, daha az derecede basıklık sergiler. Ekvator çıkıntısı ile gezegenin dönüş hızı arasındaki bu etkileşim, ekvatorda 8,96 m/s2 (29,4 ft/s2) değerinde etkili bir yüzey yerçekimi ile sonuçlanır; bu, kutupsal yerçekiminin yalnızca %74'üne denk gelir ve Dünya'nın yüzey yerçekiminden oldukça azdır. Buna karşılık, yaklaşık 36 km/s (22 mil/s; 130.000 km/sa; 81.000 mil/sa) olan ekvatoral kaçış hızı, Dünya'nın kaçış hızını önemli ölçüde aşıyor.
Atmosfer
Satürn'ün dış atmosferi temel olarak moleküler hidrojen (hacimce %96,3) ve helyumdan (hacimce %3,25) oluşur. Helyum oranının Güneş'te gözlemlenen kozmik bolluktan oldukça düşük olması dikkat çekicidir. Helyumdan daha ağır elementlerin (metallik olarak anılır) kesin miktarı belirlenmemiş olsa da, bunların göreceli oranlarının Güneş Sistemi'nin oluşumu sırasında oluşan ilkel bolluklarla aynı hizada olduğu varsayılmaktadır. Bu ağır elementlerin kümülatif kütlesinin Dünya'nınkinin 19 ila 31 katı arasında değiştiği tahmin edilmektedir ve önemli bir kısmı Satürn'ün çekirdeğinde yoğunlaşmıştır.
Satürn'ün atmosferinde amonyak, asetilen, etan, propan, fosfin ve metan gibi küçük bileşenler tespit edilmiştir. En üstteki bulut katmanları amonyak kristallerinden oluşurken daha derin bulut oluşumlarının amonyum hidrosülfit (NH4SH) veya sudan oluştuğuna inanılıyor. Güneşin ultraviyole radyasyonu, üst atmosferde metan fotolizini başlatır ve ürünleri daha sonra girdap akımları ve difüzyon yoluyla aşağıya doğru taşınan bir dizi hidrokarbon kimyasal reaksiyonunu tetikler. Satürn'ün yıllık mevsimsel döngüsü bu fotokimyasal süreci etkiler. Cassini misyonu, kuzey enlemlerindeki, halk dilinde "İnci Dizisi" olarak adlandırılan ve daha derin bulut katmanları içindeki açıklıkları temsil eden ayırt edici bir dizi bulut özelliğini belgeledi.
Bulut Katmanları
Satürn'ün atmosferi Jüpiter'inkine benzer bantlı bir yapı sergiliyor, ancak bantları oldukça sönük ve ekvatora yakın yerlerde daha fazla genişlik sergiliyor. Bu atmosferik bantlar için kullanılan terminoloji, Jüpiter için kullanılanları yansıtır. Satürn'deki ayrıntılı bulut desenleri, 1980'lerde Voyager uzay aracının yakın uçuşlarına kadar gözlemlenmemişti. Dünya tabanlı teleskopik teknolojideki daha sonraki gelişmeler, bu özelliklerin rutin olarak gözlemlenmesine olanak sağladı.
Bulut bileşimi, artan derinlik ve basınçla birlikte değişiklik gösteriyor. 100 ila 160 K arasındaki sıcaklıklar ve 0,5 ila 2 bar arasındaki basınçlarla karakterize edilen en üstteki bulut katmanları, amonyak buzundan oluşur. Su buzu bulutları yaklaşık 2,5 bardan başlar ve 9,5 bar'a kadar uzanır ve 185 ile 270 K arasındaki sıcaklıkları kapsar. Bu katman içerisinde, 3–6 bar basınç aralığını ve 190–235 K sıcaklıkları kapsayan ayrı bir amonyum hidrosülfit buz bandı mevcuttur. 10 ile 20 bar arasındaki basınçlara ve 270–330 K arasındaki sıcaklıklara maruz kalan daha derin katmanlar, sulu amonyak bölgesi içerir çözüm damlacıkları.
Genellikle hafif bir görünümle karakterize edilirken, Satürn'ün atmosferi periyodik olarak uzun ömürlü oval özellikler ve Jüpiter'de gözlemlenenlere benzer başka olaylar sergiliyor. 1990 yılında Hubble Uzay Teleskobu, Voyager görevlerinde bulunmayan bir özellik olan, Satürn'ün ekvatoruna yakın devasa beyaz bir bulutun görüntüsünü yakaladı; daha sonra 1994'te daha küçük bir fırtına gözlemlendi. 1990'daki olay, tipik olarak kuzey yarımkürenin yaz gündönümüne denk gelen, yaklaşık olarak her Satürn yılında bir kez (yaklaşık 30 Dünya yılına eşdeğer) tekrarlanan geçici bir fenomen olan Büyük Beyaz Nokta'ya örnek teşkil ediyordu.
Büyük Beyaz Noktaların önceki örnekleri 1876, 1903, 1933 ve 1960'da belgelendi. 1933 fırtınası en ayrıntılı şekilde gözlemlenen fırtınadır. En son devasa fırtına 2010'da kaydedildi. 2015'te araştırmacılar, Satürn'ün atmosferini araştırmak için Çok Büyük Dizi teleskopunu kullandılar ve "tüm orta enlem dev fırtınalarının uzun süreli izlerinin, yüzlerce yıllık ekvator fırtınalarının bir karışımının ve potansiyel olarak 70° Kuzey'de rapor edilmemiş daha eski bir fırtınanın" tespit edildiğini bildirdiler.
Satürn, Güneş Sistemi'ndeki en hızlı ikinci rüzgara sahiptir ve onu yalnızca Neptün geride bırakır. Voyager görevlerinden elde edilen veriler, doğudan gelen maksimum rüzgar hızlarının 500 m/s'ye (1.800 km/saat) ulaştığını ortaya çıkardı. 2007 yılında Cassini uzay aracından yapılan gözlemler, Satürn'ün kuzey yarımküresini, büyük olasılıkla Rayleigh saçılımına atfedilebilecek bir fenomen olan Uranüs'ünkine benzer, belirgin, parlak mavi bir renkle tasvir etti. Termografik analiz, Satürn'ün güney kutbunda, Güneş Sistemi'nde böyle bir özelliğin bilinen tek örneğini temsil eden sıcak bir kutupsal girdap tespit etti. Tipik Satürn sıcaklıkları -185 °C civarında seyrederken, bu girdap içindeki sıcaklıklar sıklıkla -122 °C'ye çıkıyor; bu da buranın gezegenin en sıcak bölgesi olduğunu gösteriyor.
Altıgen Bulut Desenleri
Kuzey kutup girdabının etrafında yaklaşık 78°K enleminde yer alan kalıcı bir altıgen dalga deseni ilk olarak Voyager görüntülerinde gözlemlendi. Bu altıgenin her bir tarafı, Dünya'nın çapını aşan yaklaşık 14.500 km'yi (9.000 mil) ölçer. Yapının tamamı 10sa 39m 24s'lik bir periyotla dönüyor; bu, gezegenin radyo emisyon periyoduna karşılık geliyor ve Satürn'ün iç kısmının dönüş periyoduna uyduğu varsayılıyor. Diğer görünür atmosferik bulutların aksine, bu altıgen özellik sabit bir uzunlamasına konumu korur. Bu modelin kesin kökeni, birçok araştırmacının bunu atmosferik bir duran dalga olarak öne sürmesiyle, önemli bir bilimsel spekülasyon konusu olmaya devam ediyor. Sıvıların diferansiyel dönüşünü içeren laboratuvar deneyleri, benzer çokgen oluşumları başarılı bir şekilde kopyalamıştır.
Güney kutup bölgesinin Hubble Uzay Teleskobu'ndan (HST) alınan görüntüler, güçlü bir kutupsal girdap veya altıgen bir duran dalga göstermese de bir jet akışını ortaya koymaktadır. Kasım 2006'da NASA, Cassini misyonunun güney kutbunda belirgin bir göz duvarı ile karakterize edilen "kasırga benzeri" bir fırtına tespit ettiğini duyurdu. Bu gözlemden önce göz duvarı bulutları yalnızca Dünya'da tespit edilmişti. Örneğin, Galileo uzay aracından alınan görüntülerde Jüpiter'in Büyük Kırmızı Noktasında bir göz duvarı tasvir edilmiyordu.
Bu güney kutup fırtınasının milyarlarca yıl boyunca devam ettiği varsayılıyor. Girdabın boyutu Dünya ile karşılaştırılabilir düzeydedir ve rüzgar hızı 550 km/saattir.
Manyetosfer
Satürn, basit, simetrik bir manyetik dipol konfigürasyonu ile karakterize edilen, kendine özgü bir manyetik alana sahiptir. 0,2 gauss (20 μT) ölçen ekvatoral alan gücü, Jüpiter'in manyetik alanının yaklaşık yirmide biri kadardır ve Dünya'nınkinden çok az daha zayıftır. Sonuç olarak Satürn'ün manyetosferi Jüpiter'inkinden oldukça küçüktür.
Voyager 2'nin manyetosfere girişi üzerine, artan güneş rüzgarı basıncı, başlangıçtaki kapsamını yalnızca 19 Satürn yarıçapı veya 1,1 milyon km (684.000 mil) ile sınırladı. Ancak daha sonra birkaç saat içinde genişledi ve yaklaşık üç gün boyunca bu büyük boyutunu korudu. Manyetik alan büyük olasılıkla Jüpiter'inkine benzer bir mekanizma aracılığıyla üretiliyor: metalik-hidrojen dinamosu olarak adlandırılan sıvı metalik-hidrojen katmanı içindeki akımlar. Bu manyetosfer, Güneş'ten kaynaklanan güneş rüzgarı parçacıklarını etkili bir şekilde saptırır. Satürn'ün uydularından biri olan Titan, bu manyetosferin dış sınırları içinde yörüngede dönerek, ekzosferindeki iyonize parçacıklardan türetilen plazmaya katkıda bulunur. Dünya'nın manyetosferine benzer şekilde Satürn'ünki de auroralar üretir.
Yörünge ve Gözlem
Satürn, Güneş'ten ortalama 1,4 milyar kilometreyi (9 AU) aşan bir mesafeye sahiptir. Ortalama 9,68 km/s yörünge hızıyla seyahat eden Satürn, Güneş etrafındaki bir dönüşünü 10.759 Dünya gününde tamamlar; bu da yaklaşık 29+§34§⁄§56§ yıla denk gelir. Bu yörünge periyodu, Jüpiter ile yaklaşık 5:2 ortalama hareket rezonansına neden olur. Satürn'ün eliptik yörüngesi, Dünya'nın yörünge düzlemine göre 2,48° eğimlidir. Ortalama olarak günberi ve günöte mesafeleri sırasıyla 9,195 AU ve 9,957 AU'dur.
Satürn'de 2019 UO14 olarak adlandırılan yalnızca bir tane tanımlanmış Truva asteroidi bulunur. Truva atı konfigürasyonu, asteroitin Güneş'in yörüngesinde Satürn'ün 60° ilerisinde konumlanan sabit L§67§ Lagrange noktasında dönmesiyle Eylül 2024'te resmen duyuruldu. Bu keşif, Merkür'ün artık bilinen herhangi bir truva atı asteroitinin bulunmadığı tek gezegen olduğu anlamına geliyor. Bilinen Satürn truva atlarının azlığı, seküler rezonans da dahil olmak üzere yörünge rezonans mekanizmalarına bağlanıyor.
Gözlem
Satürn, Merkür, Venüs, Mars ve Jüpiter'in yanı sıra, Dünya'dan optik yardım almadan kolayca gözlemlenebilen beş gezegen arasında en uzak olanıdır. (Uranüs ve bazen 4 Vesta, karanlık gökyüzü koşullarında çıplak gözle de görülebilir.) Çıplak gözle Satürn, gece gökyüzünde parlak, sarımsı bir ışık noktası olarak görünür. Ortalama görünür büyüklüğü 0,46, standart sapması ise 0,34'tür. Bu büyüklük dalgalanmasının çoğunluğu halka sisteminin hem Güneş'e hem de Dünya'ya göre eğiminden kaynaklanmaktadır. En parlak büyüklük (-0,55), halkaların düzleminin en fazla eğimli olduğu dönemlere denk gelirken, en sönük parlaklık (1,17) en az eğimli oldukları dönemde ortaya çıkar.
Satürn, zodyakın arka planındaki takımyıldızlarına karşı ekliptiğin yörünge devresini yaklaşık 29,4 yılda tamamlar. Satürn'ün halkalarını farklı çözünürlükte gözlemlemek tipik olarak en az 30x büyütme sağlayan çok büyük dürbün veya küçük bir teleskop gibi optik yardım gerektirir.
Dünya'nın halka düzleminden geçişi sırasında (her Satürn yılında iki kez (yaklaşık olarak her 15 Dünya yılında bir) meydana gelen bir olay), halkalar aşırı incelikleri nedeniyle bir an için algılanamaz hale gelir. Bu "kayboluşun" en son örneği 2025'te yaşandı; ancak Satürn'ün Güneş'e yakınlığı nedeniyle gözlem fırsatları engellendi.
Satürn ve halkaları, gezegenin 180° uzamaya ulaştığı ve dolayısıyla göksel kürede Güneş'in taban tabana zıtında göründüğü bir gezegen konfigürasyonu olan muhalefet sırasında veya buna yakın bir konumda en iyi şekilde gözlemlenir. Her yıl (yaklaşık 378 günde bir) Satürn karşıtlığı meydana gelir ve gezegenin parlaklığının zirveye ulaşmasıyla sonuçlanır. Hem Dünya hem de Satürn, Güneş çevresinde eksantrik yörüngelerden geçer. Bu yörüngesel eksantriklik, Güneş'ten ve dolayısıyla birbirlerinden olan mesafelerinin dalgalanmasına neden olur ve bu da Satürn'ün görünür parlaklığında ardışık karşıtlıklar karşısında değişikliklere yol açar. Dahası, halkaları görünürlüklerini en üst düzeye çıkaracak şekilde yerleştirildiğinde Satürn daha parlak görünür. Örneğin, 17 Aralık 2002'deki karşıt pozisyon sırasında Satürn, 2003'ün sonlarında Dünya'ya ve Güneş'e daha yakın olmasına rağmen, halkalarının Dünya'ya göre uygun yönelimi nedeniyle en büyük parlaklığını sergiledi.
Periyodik olarak Satürn Ay tarafından örtülmektedir, bu da Ay'ın Satürn'ü karasal açıdan gizlediği anlamına gelir. Diğer Güneş Sistemi gezegenlerine benzer şekilde, Satürn'ün örtülmeleri döngüsel "mevsimler" halinde ortaya çıkar. Bu olaylar tipik olarak yaklaşık 12 aylık bir aralıkta aylık olarak gerçekleşir ve ardından bu tür bir etkinliğin kaydedilmediği yaklaşık beş yıllık bir ara gelir. Ay'ın yörüngesi Satürn'e göre birkaç derece eğimlidir, dolayısıyla tutulmalar, Satürn'ün iki yörünge düzleminin kesiştiği gök noktalarından birine yakın olduğu dönemlerle sınırlıdır (hem Satürn'ün yılının uzunluğu hem de Ay'ın yörüngesinin 18,6 Dünya yıllık düğüm devinim periyodu periyodikliği etkiler).
Doğal uydular
Satürn'ün bilinen 285 uydusu vardır ve bunların 63'üne resmi ad verilmiştir. Kanıtlar, Satürn'ün halkaları içinde çapları 40 ila 500 metre arasında değişen düzinelerce ila yüzlerce aycığın varlığını gösteriyor; ancak bunlar gerçek aylar olarak sınıflandırılmaz. En büyük uydu olan Titan, halkaları da dahil olmak üzere Satürn'ün etrafındaki toplam yörünge kütlesinin %90'ından fazlasını oluşturur. Satürn'ün en büyük ikinci uydusu Rhea'nın kendi ince halka sistemine ve dağınık bir atmosfere sahip olduğu varsayılmaktadır.
Geri kalan uyduların önemli bir kısmı küçüktür ve 142 tanesinin çapı 50 km'den küçüktür. Tarihsel olarak, Satürn'ün uydularının çoğuna Yunan mitolojisindeki Titanlardan türetilen isimler verilmiştir. Titan, Güneş Sistemi'nde karmaşık organik kimyasal süreçler sergileyen, önemli bir atmosfere sahip tek uydudur. Dahası, hidrokarbon göllerine sahip olduğu bilinen tek uydudur.
6 Haziran 2013'te IAA-CSIC'deki bilim insanları, Titan'ın üst atmosferinde yaşamın potansiyel öncüleri olarak tanımlanan polisiklik aromatik hidrokarbonların tespit edildiğini duyurdu. Daha sonra, 23 Haziran 2014'te NASA, Titan'ın atmosferindeki nitrojenin, Satürn'ü oluşturan ilkel bileşenlerden ziyade, tipik olarak kuyruklu yıldızlarla ilişkilendirilen Oort bulutu içindeki malzemelerden kaynaklandığını gösteren ikna edici kanıtlar sundu.
Satürn'ün uydularından biri olan Enceladus, kuyruklu yıldızlarınkine benzeyen kimyasal bileşimi nedeniyle sıklıkla mikrobiyal yaşam için potansiyel bir yaşam alanı olarak kabul edilir. Bu hipotezi destekleyen, Ay'ın tuz bakımından zengin parçacıklarının "okyanus benzeri" bir bileşim sergilemesi, Enceladus'tan fırlatılan buzun çoğunun sıvı tuzlu suyun buharlaşmasından kaynaklandığını öne sürüyor. Ayrıca, 2015 yılında Cassini tarafından Enceladus dumanının içinden gerçekleştirilen bir uçuş, metanojenik yaşam formlarını desteklemek için gerekli bileşenlerin çoğunu tespit etti.
Nisan 2014'te, NASA bilim adamları, Cassini tarafından 15 Nisan 2013'te çekilen görüntülere dayanarak Satürn'ün A Halkası içinde yeni bir ayın oluşma potansiyelini duyurdu.
Gezegen Halkaları
Satürn, ağırlıklı olarak benzersiz görsel kimliğine katkıda bulunan kendine özgü gezegen halkaları sistemiyle tanınmaktadır. Bu halkalar, Satürn'ün ekvatorundan 6.630 ila 120.700 kilometre (4.120 ila 75.000 mil) arasında uzanır ve yaklaşık 20 metre (66 fit) ortalama kalınlığa sahiptir. Bileşimleri temel olarak eser miktarlarda tolin safsızlıkları ile desteklenen su buzundan ve yaklaşık %7 amorf karbondan oluşan dağınık bir kaplamadan oluşur. Halkaların içindeki bireysel parçacıkların boyutları, mikroskobik toz zerrelerinden çapı 10 metreye kadar olan nesnelere kadar değişiklik göstermektedir. Diğer gaz devlerinde de halka sistemleri bulunsa da, Satürn'ünki en kapsamlı ve görsel açıdan en belirgin olanıdır.
Satürn'ün halkalarının kesin yaşı bilimsel bir tartışma konusu olmayı sürdürüyor. Bir bakış açısı, halkaların çok eski olduğunu, yaklaşık 4,6 milyar yıl önce veya Geç Ağır Bombardımandan kısa bir süre sonra (yaklaşık 4,1 ila 3,8 milyar yıl önce) ilkel nebula malzemesinden Satürn ile eşzamanlı olarak oluştuğunu öne sürüyor. Tersine, başka bir teori ise çok daha genç bir kökene işaret ediyor ve oluşumlarının yaklaşık 100 milyon yıl önce olduğunu tahmin ediyor. İkinci hipotezi savunan bir MIT araştırma ekibi, halkaların "Krizalis" adını verdikleri parçalanmış Satürn uydusunun kalıntılarını temsil ettiğini öne sürdü.
Gezegenden 12 milyon kilometre (7,5 milyon mil) uzakta, birincil halka sisteminin ötesinde, dağınık Phoebe halkası yer alıyor. Bu halka, diğer halkalara göre 27°'lik bir eğim sergiler ve Phoebe ayını yansıtarak geriye doğru bir yörüngeyi korur.
Pandora ve Prometheus gibi Satürn'ün birkaç uydusu, halkaları yerçekimsel olarak sınırlayarak ve dağılmalarını engelleyerek çoban uyduları olarak işlev görür. Ek olarak Pan ve Atlas, Satürn'ün halkaları içinde ince, doğrusal yoğunluk dalgaları meydana getirerek ilgili kütlelerin daha kesin olarak belirlenmesini kolaylaştırdı.
Gözlem ve Keşif Tarihi
Satürn'ün gözlem ve keşif tarihi üç farklı döneme ayrılabilir: (1) modern öncesi çıplak gözle gözlemler, (2) 17. yüzyılda Dünya'dan başlatılan teleskopik gözlemler ve (3) robotik uzay sondalarının yörünge görevleri veya yakın uçuşlar yoluyla ziyaretleri. 21. yüzyılda, Hubble Uzay Teleskobu gibi Dünya yörüngesindeki gözlemevleri de dahil olmak üzere Dünya merkezli tesislerden ve 2017'de hizmet dışı bırakılana kadar Satürn çevresinde konuşlanmış Cassini yörünge aracından teleskopik gözlemler devam ediyor.
Teleskopik Öncesi Gözlem
Satürn tarih öncesi çağlardan beri bilinmektedir ve kaydedilen ilk tarihlerde önemli bir mitolojik öneme sahiptir. Babilli gökbilimciler Satürn'ün gök hareketlerini titizlikle gözlemlediler ve belgelediler. Antik Yunanca'da gezegene Φαίνων Phainon adı verilirken, Roma döneminde "Satürn'ün yıldızı" veya "Güneşin yıldızı (Helios)" olarak biliniyordu. Antik Roma mitolojisinde Phinon gezegeni, gezegene çağdaş adını veren bir tarım tanrısı için kutsal sayılırdı. Romalılar tanrıları Saturnus'u Yunan tanrısı Cronus'la eşitlediler. Modern Yunancada gezegene Kronus adı verilmeye devam ediyor—Κρόνος: Kronos.
Yunan bilim adamı Ptolemy, Satürn'ün yörüngesine ilişkin hesaplamalarını gezegenin muhalefeti sırasında yaptığı gözlemleri kullanarak formüle etti. Hindu astrolojisinde Satürn, Navagrahas olarak bilinen dokuz astrolojik varlıktan biri olan "Shani" olarak tanımlanır ve kişinin eylemlerine dayalı olarak karar verdiğine inanılır. Eski Çin ve Japon kültürleri, Satürn'den "dünya yıldızı" veya "toprak yıldızı" (土星) olarak söz ederdi; bu sınıflandırma, doğal olayları kategorize etmek için kullanılan geleneksel Beş Element sistemine dayanan bir sınıflandırmadır.
İbranice'de Satürn Şabata olarak belirtilir. Cassiel onunla ilişkili melek olarak tanımlanır. Onun hayırsever ruhu veya zekası 'Agȋȇl'dir (İbranice: אגיאל, romanlaştırılmış: ʿAgyal), kötü niyetli muadili veya iblis ise Zȃzȇl (İbranice: זאזל, romanizasyon: Zazl). Zazel, Süleyman'ın büyü uygulamalarında sıklıkla başvurulan, özellikle "aşk çağrıları"ndaki etkinliğiyle dikkat çeken güçlü bir melek olarak nitelendirilir. Osmanlı Türkçesi, Urduca ve Malayca'da Zazel, Arapça kökenli bir isimlendirme olan 'Zuhal' olarak anılır (Arapça: زحل, romanized: Zuhal).
Uzay Uçuşu Öncesi Teleskopik Gözlemler
Satürn'ün halkalarının çözünürlüğü, minimum 15 mm açıklığa sahip bir teleskop gerektirir. Christiaan Huygens onları 1655'te gözlemleyip bulgularını 1659'da yayınlayana kadar bunların varlığı doğrulanmamıştı. Daha önce, 1610'da Galileo, ilkel bir teleskop kullanarak, Satürn'ün küresel olmayan görünümünü hatalı bir şekilde gezegenin iki yanında iki ayrı ay olarak yorumlamıştı.
Huygens'in gelişmiş teleskopik büyütme uygulaması daha sonra bu önceki hipotezi çürüttü ve halkaların kesin olarak gözlemlenmesine yol açtı. Ayrıca Huygens, Satürn'ün en büyük uydusu olan Titan'ın keşfiyle de tanınır. Daha sonra Giovanni Domenico Cassini dört uydu daha belirledi: Iapetus, Rhea, Tethys ve Dione. 1675 yılında Cassini, halkalar arasındaki belirgin boşluğu da tespit etti; bu boşluk artık Cassini Bölümü olarak adlandırılıyor.
Önemli yeni keşifler, William Herschel'in Mimas ve Enceladus adlı iki uyduyu daha tespit ettiği 1789 yılına kadar durduruldu. Titan ile yörüngesel rezonansı ile karakterize edilen düzensiz şekilli Hyperion uydusu, daha sonra 1848'de bir İngiliz araştırma ekibi tarafından keşfedildi.
1899'da William Henry Pickering, Satürn'ün daha büyük uydularında gözlemlenen eşzamanlı dönüşten sapan oldukça düzensiz bir uydu olan Phoebe'yi tanımladı. Bu, geriye doğru yörüngesi ve bir yılı aşan yörünge periyoduyla dikkat çeken böyle bir uydunun ilk keşfine işaret ediyordu. 20. yüzyılın başlarında Titan'a yönelik araştırmalar, Güneş Sistemi'ndeki diğer uydular arasında benzeri olmayan bir özellik olan yoğun atmosferinin 1944'te doğrulanmasıyla sonuçlandı.
Uzay Uçuşu Görevleri
Pioneer 11 Flyby
Eylül 1979'da, Pioneer 11 uzay aracı Satürn'ün ilk uçuşunu gerçekleştirdi ve gezegenin bulut tepelerinin 20.000 km (12.000 mil) yakınına yaklaştı. Satürn'ün ve birkaç uydusunun görüntüleri elde edilirken, bunların çözünürlüklerinin yüzey özelliklerini çözmek için yetersiz olduğu ortaya çıktı. Ayrıca sonda, Satürn'ün halka sistemini araştırdı, hassas F halkasını belirledi ve yüksek faz açısıyla (Güneş'e doğru) bakıldığında koyu renkli halka boşluklarının parlak göründüğünü gözlemledi; bu, ince, ışığı saçan parçacıklı maddenin varlığına işaret ediyor. Ayrıca Pioneer 11 Titan'ın sıcaklık ölçümlerini gerçekleştirdi.
Voyager Yakın Uçuşları
Voyager 1 sondası Kasım 1980'de Satürn sistemine ulaştı. Bu görev, gezegenin, halkalarının ve uydularının ilk yüksek çözünürlüklü görüntülerini iletti. Sonuç olarak, ilk kez birkaç uydunun yüzey özellikleri gözlemlendi. Voyager 1 Titan'ın yakın uçuşunu gerçekleştirerek ay atmosferinin anlaşılmasını önemli ölçüde artırdı. Görev, Titan'ın atmosferinin görünür dalga boylarına karşı opak olduğunu ve yüzey ayrıntılarının gözlemlenmesini engellediğini doğruladı. Bu yakın uçuş, uzay aracının yörüngesini değiştirerek onu Güneş Sistemi'nin ekliptik düzleminin dışına yönlendirdi.
Yaklaşık bir yıl sonra, Ağustos 1981'de, Voyager 2 Satürn sistemini keşfetmeye devam etti. Atmosfer ve halka sistemi değişikliklerini gösteren gözlemlerin yanı sıra Satürn'ün uydularının ek yakın çekim görüntüleri de elde edildi. Uçuş sırasında, sondanın yönlendirilebilir kamera platformunun birkaç gün boyunca çalışmaz hale gelmesine neden olan bir arıza meydana geldi ve bu da bazı planlanmış görüntülemelerin kaybına neden oldu. Satürn'ün çekim alanı daha sonra uzay aracının yörüngesini Uranüs'e yönlendirmek için kullanıldı.
Her iki sonda da Satürn'ün halkalarının yakınında veya içinde yörüngede dönen daha önce bilinmeyen birkaç uydunun varlığını tespit etti ve doğruladı; buna ek olarak küçücük Maxwell Boşluğu (C Halkası içinde yer alır) ve Keeler Boşluğu'nun (A Halkasında 42 km genişliğinde bir bölüm) keşfi.
Cassini–Huygens Uzay Aracı
Cassini-Huygens uzay sondası, 1 Temmuz 2004'te Satürn'ün yörüngesine başarılı bir şekilde ulaştı. Yörüngeye yerleştirilmeden önce, Haziran 2004'te, yüksek çözünürlüklü görüntüler ve bilimsel veriler ileterek Phoebe'nin yakın uçuşunu gerçekleştirdi. Cassini'nin Satürn'ün en büyük ayı olan Titan'a geçişi sırasında, radar görüntülemeleri çok sayıda ada ve dağlık oluşum içeren geniş gölleri ve bunlarla bağlantılı kıyı şeritlerini ortaya çıkardı. Yörünge aracı, 25 Aralık 2004'te Huygens sondasını konuşlandırmadan önce Titan'a iki yakın uçuş gerçekleştirdi. Ardından Huygens, 14 Ocak 2005'te Titan'ın yüzeyine başarılı bir şekilde indi.
Araştırmacılar 2005'in başından itibaren Satürn'deki yıldırım aktivitesini izlemek için Cassini uzay aracını kullandılar. Gözlemlenen yıldırım deşarjları, karadaki yıldırımlardan yaklaşık 1000 kat daha fazla yoğunluk sergiledi.
2006 yılında NASA, Cassini sondasının, Satürn'ün uydularından biri olan Enceladus'ta gayzerler olarak ortaya çıkan, yüzeyin yalnızca onlarca metre altında yer alan yeraltı sıvı su rezervuarlarına dair işaretler tespit ettiğini duyurdu. Bu gayzerler, ayın güney kutup bölgesindeki havalandırma deliklerinden buzlu parçacıkları Satürn'ün yörüngesine fırlatıyor. Enceladus'ta bu tür 100'den fazla gayzer belgelendi. Mayıs 2011 itibarıyla, NASA bilim insanları Enceladus'un "şu anda anlaşıldığı şekliyle yaşam için Güneş Sistemi içerisinde Dünya'nın ötesinde en yaşanabilir yer olarak ortaya çıktığını" ilan ettiler.
Cassini tarafından çekilen görüntüler, Satürn'ün daha parlak birincil halkalarının ötesinde, ancak G ve E halkalarının içinde yer alan, daha önce bilinmeyen bir gezegen halkasını ortaya çıkardı. Bu halkanın oluşumunun Janus ve Epimetheus'un dahil olduğu bir meteor çarpmasından kaynaklandığı varsayılmaktadır. Temmuz 2006'da, fotoğraflar Titan'ın kuzey kutbu yakınında hidrokarbon göllerini ortaya çıkardı; bu keşif daha sonra Ocak 2007'de doğrulandı. Mart 2007'ye gelindiğinde, Kuzey kutbu yakınında geniş hidrokarbon denizleri tespit edildi ve en geniş alanı Hazar Denizi'nin boyutlarına yaklaşıyordu. Ayrıca, Ekim 2006'da sonda, Satürn'ün güney kutbunda yer alan, göz duvarı ile tamamlanmış, 8.000 km (5.000 mil) çapında kasırga benzeri bir fırtına tespit etti.
2004 ile 2 Kasım 2009 arasında, sonda sekiz yeni uyduyu tespit etti ve doğruladı. Nisan 2013'te Cassini, Satürn'ün kuzey kutbundaki bir kasırgayı tasvir eden görüntüler yayınladı; bu, karasal kasırgaların yirmi katı büyüklüğünde, 530 km/sa'yi (330 mil/sa) aşan rüzgar hızlarıyla karakterize edilen atmosferik bir olaydır. 15 Eylül 2017'de, Cassini-Huygens uzay aracı, Satürn ile iç halka sistemi arasındaki boşluklardan birden fazla geçiş içeren görevinin "Büyük Final" aşamasını gerçekleştirdi. Görev, Cassini'nin atmosferik girişiyle sona erdi.
Gelecekteki Potansiyel Görevler
Satürn'ün sürekli keşfi, devam eden Yeni Sınırlar programına entegre edilmiş olarak NASA için uygulanabilir bir çaba olmaya devam ediyor. Daha önce NASA, Yusufçuk göreviyle kolaylaştırılan, Satürn Atmosfere Giriş Sondası'nın geliştirilmesini ve Satürn'ün uyduları Titan ve Enceladus'ta yaşamın yaşanabilirliği ve olası tespitine ilişkin potansiyel araştırmaları kapsayan bir Satürn misyonu için teklifler talep etmişti.
Kurguda Tasvirler
Satürn, Voltaire'in Micromégas romanıyla başlayarak en az 1752'den beri kurgusal anlatılarda yinelenen bir konu olmuştur. İlk edebi tasvirler, Satürn'ü tipik olarak katı bir cisim olarak tasvir ediyordu; bu, onun daha sonraki, gazlı bir gezegen olarak daha doğru tanımlarıyla tezat oluşturuyordu. Satürn'ün uyduları, özellikle Titan da sıklıkla kurgusal bağlamlarda karşımıza çıkıyor.
Satürn'ün Doğal Uyduları
- Satürn'ün Uyduları
- Güneş Sistemindeki Gezegen İstatistikleri
- Satürn'e Genel Bakış
Notlar
Referanslar
Alexander, Arthur Francis O'Donel (1980) [1962]. Gezegen Satürn - Gözlem, Teori ve Keşif Tarihi. Dover. ISBN 978-0-486-23927-9.
- Alexander, Arthur Francis O'Donel (1980) [1962]. Satürn Gezegeni – Gözlem, Teori ve Keşfin Tarihi. Dover. ISBN 978-0-486-23927-9.Gore, Rick (1981). "Voyager 1 at Satürn: Yüzüklerin Bilmeceleri." National Geographic, 160 (1): 3–31. Bibcode:1981NaGe..160....3G. INISTPASCALGEODEBRGM8320090635.Lovett, L.; ve ark. (2006). Satürn: Yeni Bir Görünüm. Harry N. Abrams. ISBN 978-0-8109-3090-2.Karttunen, Hannu; Kröger, Pekka; Oja, Heikki; Poutanen, Markku; Donner, Karl Johan, ed. (2017). Temel Astronomi. doi:10.1007/978-3-662-53045-0. ISBN 978-3-662-53044-3.Seidelmann, P. Kenneth; ve ark. (2007). "Kartografik Koordinatlar ve Dönme Elemanları üzerine IAU/IAG Çalışma Grubu Raporu: 2006." Gök Mekaniği ve Dinamik Astronomi, 98 (3): 155–180. Bibcode:2007CeMDA..98..155S. doi:10.1007/s10569-007-9072-y.de Pater, Imke; Lissauer, Jack J. (2015). Planetary Sciences (2. güncellenmiş baskı). Cambridge University Press. s. 250.ISBN 978-0-521-85371-2.
- NASA Bilim Misyonu Direktörlüğü tarafından Satürn'e genel bakış
- IAU Gezegen İsimlendirmesi Sözlüğü'nün Satürn Sistemi terminolojisi
- Cronian sisteminin etkileşimli 3 boyutlu yerçekimi simülasyonu 17 Ağustos 2020 tarihinde Wayback Machine'de arşivlendi