Saturno

Generalità: Tra tutti i pianeti Saturno è sicuramente il più bello e spettacolare. Il colore tendente al giallo e soprattutto gli anelli ne fanno uno dei soggetti astronomici più osservati. Con un telescopio non particolarmente potente o anche con un cannocchiale è possibile osservare questo pianeta unico, che è il secondo per grandezza dopo Giove nel Sistema Solare. Saturno è inoltre il solo pianeta a possedere una densità media inferiore a quella dell’acqua; se fosse possibile trovare un oceano di grandezza sufficiente si potrebbe ammirare Saturno galleggiare sulla sua superficie.

Osservazioni storiche: Saturno è l’ultimo dei pianeti visibili a occhio nudo. Fu Galileo nel 1610 a osservarlo per la prima volta con uno strumento e ad accorgersi che ai lati del disco erano visibili due corpi più piccoli, che però scomparvero negli anni seguenti per poi riapparire con una forma leggermente diversa. Solo nel 1656 Huygens spiegò la vera natura di quei corpi, ipotizzando l’esistenza di un anello inclinato intorno al pianeta. Egli infatti era riuscito ad osservare un’ombra sul pianeta e, trovandosi in un momento favorevole, a individuare la natura circolare e unica dei due corpi osservati da Galileo. Bisognò giungere al 1675 con Cassini perché fosse possibile distinguere all’interno dell’anello una divisione, che da allora prende il nome dell’astronomo italiano. Fu lo stesso Cassini che scoprì anche le bande orizzontali che attraversano il pianeta e che sono del tutto simili a quelle di Giove anche se molto meno marcate e più tenui. Alla fine del XVII secolo gli astronomi erano già in grado di calcolare con una buona approssimazione la velocità di rotazione di Saturno. William Herschel, infatti, attraverso uno studio basato su alcune caratteristiche peculiari delle bande era riuscito ed ottenere il valore di 10 ore 16 minuti, quasi coincidente con quello reale di 10 ore 13 minuti.

Gigante gassoso: Saturno è il secondo tra i quattro giganti gassosi del nostro Sistema Solare e possiede la stessa struttura del capostipite Giove, anche i componenti principali sono gli stessi: idrogeno ed elio. Come accennato precedentemente, una delle peculiarità del pianeta degli anelli è la sua bassissima densità, la minore tra tutti i pianeti; una conferma di questa caratteristica viene da un particolare importante, la forma. Saturno appare schiacciato con un rigonfiamento notevole all’equatore, infatti il diametro da un polo all’altro è circa il 10% in meno di quello equatoriale; tanto per fare un confronto la differenza su Giove è invece del 6%. Lo schiacciamento molto accentuato è dovuto anche alla velocità di rotazione differenziale, ai poli infatti la velocità è di 10 ore 38 minuti mentre all’equatore è di 10 ore 13 minuti. Saturno impiega 29,5 anni per compiere un’orbita completa attorno al Sole mantenendosi mediamente a una distanza dalla nostra stella di 9,5 U.A. (circa 1400 milioni di km), cioè a una distanza che è 9,5 volte quella che separa la Terra dal Sole. A questa distanza arriva soltanto una piccola quantità di luce e calore, più di 90 volte inferiore a quella che giunge sul nostro pianeta.

I colori di Saturno: Nonostante la stessa struttura e la composizione simile, l’aspetto dei due maggiori pianeti è diverso. Su Saturno non sono presenti i colori violenti del fratello maggiore Giove e il disco appare segnato da sfumature più tenui; anche le bande sono meno marcate, probabilmente perché le strutture delle nubi sono presenti in quantità minore e più in profondità. La presenza di idrocarburi negli strati superficiali contribuisce, inoltre, a sfumare ulteriormente i colori delle bande. I colori di un pianeta, infatti, dipendono dalle sostanze contenute nell’atmosfera e nel caso di Saturno le tinte dominanti sono il bianco delle nubi di ammoniaca e l’ocra dell’idrosolfuro di ammoniaca presente in formazioni collocate al di sotto delle precedenti.

Struttura interna: L’interno di Saturno dovrebbe assomigliare a quello di Giove. Secondo il modello oggi più accreditato il centro del pianeta è costituito da un nucleo roccioso, attorno a esso si estende una regione di idrogeno metallico liquido (in questo stato l’idrogeno assume tutte le proprietà di un metallo). Al di sopra si estende uno strato di idrogeno ed elio molecolari che arriva fino alle inferiori dell’atmosfera del pianeta, che occupa la regione più esterna di Saturno.

Atmosfera: Quando si parla di pianeti gassosi è sempre difficile stabilire quale sia la superficie e dove inizi l’atmosfera; per questo motivo si è soliti considerare come altezza zero quella in cui la temperatura (anche sulla Terra) inverte il suo andamento. Mentre normalmente la temperatura diminuisce con l’altezza, esiste una quota in cui l’assorbimento della radiazione solare da parte dei gas atmosferici provoca una risalita dei valori della temperatura; nel caso di Saturno l’elemento responsabile dell’aumento di temperatura è risultato essere il metano. L’atmosfera di Saturno è composta per il 96% di idrogeno, per il 3% di elio e per lo 0,4% di metano gassoso; un centinaio si chilometri sotto il livello dello zero, invece, le temperature sono sufficientemente basse e la pressione abbastanza elevata (circa 1 atmosfera) per far condensare l’ammoniaca che è presente sotto forma di nubi biancastre che risultano nettamente osservabili. Gli studi effettuati hanno evidenziato che Saturno emette più energia di quanta ne assorba dal Sole, con un rapporto di due a uno; l’origine potrebbe essere la compressione dell’elio nelle regioni centrali. Il calore generato in questo modo sarebbe in grado di innescare dei moti convettivi, provocando all’interno dell’atmosfera correnti calde ascensionali e correnti più fredde che sprofondano negli strati più interni.

I venti: Mentre sulla Terra il motore della circolazione atmosferica è la radiazione solare (che determina una differenza di temperatura tra i poli e l’equatore), su Saturno è proprio la sorgente interna di calore a generare quei meccanismi che portano alla formazione dei venti; la rapida rotazione, seconda solo a Giove, inoltre, contribuisce a movimentare parecchio l’atmosfera del pianeta. All’interno dell’atmosfera sono stati misurati venti che possono arrivare a 1800 km/h, una velocità che neanche quelli di Giove riescono a raggiungere. Questi venti sono distribuiti in modo pressoché uguale e simmetrico nei due emisferi, poiché l’influenza dell’inclinazione dell’asse e, quindi, delle stagioni, è troppo piccola data la lontananza dal Sole. Anche su Saturno sono presenti strutture cicloniche che persistono nel tempo (anche anni); tuttavia, non sono grandi ed evidenti come la Grande Macchia Rossa di Giove. La presenza di queste enormi formazioni cicloniche in tutti i pianeti gassosi porta a ritenere che esistano dei meccanismi comuni e dipendenti dalla struttura stessa del pianeta.

Gli anelli: Quando si pensa a Saturno non si può non pensare ai suoi caratteristici anelli. Sebbene oggi si sappia che tutti e quattro i giganti gassosi possiedano anelli attorno al loro equatore, solo quelli di Saturno sono così belli e perfettamente visibili. Gli anelli sono inclinati di circa 28° rispetto al piano su cui Saturno orbita attorno al Sole; quindi, sono visibili dalla Terra in modo diverso e seconda delle posizioni dei due pianeti, passando da fase in cui appaiono di taglio a una in cui sono osservabili in tutta la loro larghezza. Come già osservato da Huygens, gli anelli non sono solidi ma sono formati da una miriade di piccolissimi corpi che orbitano attorno alla regione centrale del pianeta. Esistono tre anelli principali e altri quattro più deboli; tutti insieme riflettono la luce in modo superiore al disco stesso del pianeta. In tre anelli principali sono contraddistinti dalle prime lettere dell’alfabeto; l’anello B è quello centrale, più largo e brillante, ed è separato dall’anello A, più esterno, dalla divisione di Cassini che è risultata essere, dopo l’esame ravvicinato effettuato dalle sonde, una lacuna di circa 4000 km in cui sono presenti sottilissimi anelli quasi trasparenti. L’anello C, più interno a quello B, è quasi trasparente, mentre l’anello A possiede al suo interno una sottile lacuna chiamata divisione di Encke. La struttura degli anelli è veramente sottile: con un diametro di oltre 250.000 km hanno uno spessore che non supera il chilometro. Nonostante l’apparenza così impressionante il materiale contenuto negli anelli è molto poco; se fosse concentrato in un unico corpo, questo avrebbe un diametro non superiore ai 100 km. Le immagini inviate dalle sonde hanno mostrato come gli anelli siano formati in realtà da migliaia di anellini alternati a lacune che fanno assomigliare il tutto ai solchi di un disco. Alcuni di questi anellini di base non sono perfettamente circolari ma ellittici, mentre quasi tutti sono coperti da uno strato sottile di polvere. La maggior parte dei corpi in orbita attorno a Saturno ha dimensioni di pochi centimetri di diametro, ma non sono rari corpi con diametri di qualche metro o, ma si tratta di casi isolati, di uno o due chilometri. Le particelle sembrano composte da ghiaccio d’acqua, oppure da materiale roccioso sempre ricoperto da ghiaccio. Ci sono complessi legami di risonanza tra alcune lune di Saturno e il sistema di anelli: alcune di queste infatti, i cosiddetti satelliti pastore come Atlas, Prometheus e Pandora, sono importanti per mantenere gli anelli al loro posto. Mimas è responsabile della mancanza di materiale nella divisione di Cassini (simile alla divisione di Kirkwood nella cintura degli asteroidi) e Pan è situato all’interno della divisione di Encke. L’intero sistema è estremamente complesso e non ancora del tutto conosciuto. L’origine degli anelli di Saturno non è ancora chiarita: sebbene possano essersi formati insieme al pianeta stesso, non sono un sistema stabile, e il materiale deve essere periodicamente rimpiazzato, probabilmente con la distruzione di qualche satellite.

Il campo magnetico e la magnetosfera: La composizione interna di Saturno, con una regione in cui è presente un liquido conduttore come l’idrogeno metallico, genera per effetto dinamo un campo magnetico, che però è risultato più debole del previsto. Probabilmente perché l’asse di rotazione e l’asse magnetico hanno un’inclinazione quasi uguale (la differenza è di circa un grado). Attorno al pianeta si estende la sua magnetosfera che è normalmente allungata dietro Saturno per effetto dell’interazione del campo magnetico planetario con il vento solare. La forma della magnetosfera è del tutto simile a quella di Giove e degli altri pianeti che sono in grado di generare un campo magnetico.

Le lune di Saturno: Saturno possiede 18 satelliti con un nome ufficiale, più di tutti gli altri pianeti. Probabilmente ve ne sono altri molto piccoli (quasi degli asteroidi) che ancora non sono stati scoperti. Alcuni di questi satelliti hanno delle orbite che sono legate a coppie (sono quindi in risonanza), per esempio il periodo orbitale di Mimas è esattamente la metà di quello di Tethys, lo stesso rapporto che c’è tra quello di Encelad o e quello di Dione. L’influenza gravitazionale di alcuni satelliti permette al materiale che forma gli anelli di mantenersi su orbite stabili. La divisione di Cassini è, per esempio, resa stabile dalla presenza di Mimas, che presenta sulla superficie un gigantesco cratere di oltre 130 km (quasi un terzo del suo diametro), dovuto all’impatto con un asteroide che solo casualmente non lo ha distrutto. La maggior parte delle lune è composta da roccia e ghiaccio, composizione confermata dall’albedo notevole che quasi tutte possiedono. Un aspetto curioso è quello di Giapeto, che le immagini delle sonde hanno mostrato con una faccia cinque volte più scura dell’altra; questo è dovuto probabilmente alla polvere proveniente da Febe, che si trova su un’orbita più esterna; il lato non esposto di Giapeto rimane pulito e così il ghiaccio in superficie rende ancora più stridente il contrasto. Il satellite più grande è Titano che con un diametro di più di 5000 km è la seconda luna per grandezza del Sistema Solare dopo Ganimede, di Giove. Titano è l’unica luna a possedere un’atmosfera molto densa, più del 50% di quella terrestre, composta per il 90% di azoto e con una discreta percentuale di metano che colora le sue nubi e il suo cielo. Sono possibili inoltre vere e proprie piogge di metano sulla superficie, che potrebbe quindi ospitare dei mari della stessa sostanza. Nel piano della missione Cassini è previsto un modulo di discesa che dovrebbe atterrare sulla superficie di Titano per studiarlo in modo approfondito.

Osservare Saturno con un binocolo: Con un binocolo di buona qualità (possibilmente un 20 x 80) montato su un treppiede, si possono osservare gli anelli, ma il disco rimane comunque indistinto.

Con un telescopio: Solo con un telescopio cominciano ad essere visibili i dettagli presenti sul disco e cioè nelle zone più esterne del pianeta. È possibile osservare anche le bande equatoriali di Saturno che dimostrano la rotazione differenziale del pianeta.

Dati:

· Massa: 5688 x 10²⁹ g

· Raggio equatoriale: 60.268 km

· Raggio equatoriale (Terra = 1): 9,44

· Densità media: 0,75 g/cm³

· Densità (Terra = 1): 0,13

· Volume (Terra = 1): 761,446

· Periodo di rotazione: 10h 13min 23sec

                                                                                                      Piero D’Incecco