Das Sonnensystem in Zahlen: Saturn

Bild: medienwerkstatt

Unser Sonnensystem ist unser Zuhause. Wir bewohnen den dritten Planeten von der Sonne aus gesehen – die Erde – und über die wissen wir so einigermaßen Bescheid. Doch was ist mit den anderen sieben? Wie groß sind sie? Aus was bestehen sie? Wie warm oder kalt ist es auf ihnen? Diese Fragen soll meine kleine Serie beantworten. Ich hatte sie bereits zu den Anfangszeiten meines Blogs in einem sehr statischen Format veröffentlicht, fand es aber etwas sehr langweilig und habe sie nochmal überarbeitet. Viel Spaß 😉

Saturn

Saturn in natürlichen Farben. Bild: wikipedia

Saturn

Facts:

  • Durchmesser am Äquator:               120.536 km (9,45 x Erde)
  • Physikalische Eigenschaft:              Gasplanet
  • Mittlere Entfernung zur Sonne:        1.433,5 Millionen Kilometer
  • Mittlere Umlaufzeit um die Sonne:   29,457 Jahre
  • Mittlere Bahngeschwindigkeit:         9,69 km/sec
  • Masse (Gramm):                              5,685 x 10/26g (95,18 x Erde)
  • Mittlere Dichte:                                 0,687 g/cm³ (0,13 x Erde)
  • Fluchtgeschwindigkeit:                     35,5 km/sec (3,17 x Erde)
  • Rotation:                                          10 h 47 min
  • Temperatur:                                     -139°C
  • Atmosphäre:                                     Wasserstoff (H2): 96,3 ± 2,4%, Helium: 3,25 ± 2,4%,
                                                             Methan: 0,45 ± 0,2%, Ammoniak: 0,026 ± 0,004%
  • Monde:                                             derzeit 62 bekannte Monde
  • Durchmesser des Ringsystems:      bis 960.000 km
  • Dicke des Ringsystems:                   weniger als 1 km

Der Saturn ist durch seine Ringe zu einem klassischen Symbol für Planeten geworden. Jedes Kind weiß bereits, wie der Saturn aussieht. Doch wieso hat der Saturn Ringe? Aus was sind sie und wo kommen sie her? Dazu kommen wir gleich, vorher noch ein paar Fakten: Der Saturn ist, genau wie Jupiter, ein Gasplanet. Das bedeutet, er hat eigentlich keine feste Oberfläche, erst in etlichen Kilometern Tiefe nimmt das Gas durch den enormen Druck einen anderen Aggregatszustand an und verfestigt sich. Doch auch wenn Saturn über festen Boden verfügen würde, wäre ein Picknick äußerst unangenehm, denn auf seiner „Oberfläche“ hat es im Schnitt frische -139°C.

Die Wettervorhersage für das Saturnwetter hat ebenfalls nichts mit Gemütlichkeit zu tun. Die Wolken, die in der Atmosphäre des Saturn zu sehen sind, bestehen vor allem aus auskristallisiertem Ammoniak. Saturn besitzt mindestens zwei Wolkenschichten. Die obere verdeckt die untere, wobei letztere nur im infraroten Bereich sichtbar ist, da Saturn Wärme aus seinem Inneren abstrahlt. Die obere Wolkenschicht des Saturn reflektiert das Licht der Sonne, wodurch sie gut beobachtet werden kann, außerdem weist sie gröbere Strukturen auf als die untere Schicht. Der Nordpol ist der Mittelpunkt eines Polarwirbels und einer stabilen Struktur in der Form eines nahezu regelmäßigen Sechsecks mit einem Durchmesser von fast 25.000 Kilometern. Das anscheinend mehrere 100 Kilometer tiefe Hexagon wurde bereits 1980 und 1981 von den Voyager-Sonden aufgenommen; es ist auch auf den von der Saturnsonde Cassini übermittelten Bildern von 2006 wieder zu sehen. Das Hexagon rotiert alle 10 Stunden 39 Minuten und 24 Sekunden einmal um sich selbst. Das ist die gleiche Zeitspanne, die auch die Radioemissionen von Saturn für eine Umdrehung benötigen. Die Entstehung dieses Effekts ist noch nicht geklärt. Am Südpol befindet sich ein ortsfester, hurrikanähnlicher Sturm mit einem Durchmesser von etwa 8000 Kilometern. Auf Saturn wurden weitere Stürme beobachtet, wie zum Beispiel der „Große Weiße Fleck“, ein Effekt, der alle 29 Jahre auf der nördlichen Hemisphäre beobachtet werden kann und mit dem „Großen Roten Fleck“ auf dem Jupiter vergleichbar ist.

Sturmauge am Südpol des Jupiter
Auge am Südpol (752-nm-Infrarotaufnahme) Foto: NASA

Nun aber zu den Ringen. Den Saturn umgibt in seiner Äquatorebene ein auffälliges Ringsystem, das bereits in einem kleinen Teleskop problemlos zu sehen ist. Es handelt sich dabei um kleinste Stein-, Staub und Eisbrocken, die so dicht beieinander sind, dass es aus der Ferne wie ein geschlossener Ring wirkt. Das Ringsystem wurde 1610 von Galileo Galilei entdeckt, der es aber als „Henkel“ deutete. Christiaan Huygens beschrieb die Ringe 45 Jahre später korrekt als Ringsystem. Giovanni Domenico Cassini vermutete als erster, dass die Ringe aus kleinen Partikeln bestehen, und entdeckte 1675 die Cassinische Teilung. Es gibt mehr als 100.000 einzelne Ringe mit unterschiedlichen Zusammensetzungen und Farbtönen, welche durch scharf umrissene Lücken voneinander abgegrenzt sind. Der innerste beginnt bereits etwa 7.000 km über der Oberfläche des Saturn und hat einen Durchmesser von 134.000 km, der äußerste hat einen Durchmesser von 960.000 km. Die größten Ringe werden von innen nach außen als D-, C-, B-, A-, F-, G- und E-Ring bezeichnet. Wie sie entstanden sind, ist allerdings noch nicht vollständig klar. Eine Hypothese besagt, dass ein großer Mond vor langer Zeit dem Planeten zu nah gekommen ist und durch die gewaltigen Kräfte auseinandergerissen wurde. Die Saturnringe wären demnach die Überreste eines Mondes. Weitere Theorien besagen auch, dass die Ringe schon bei der Entstehung des Saturn selbst ihre Wurzeln haben.

Auch an Monden wird bei Saturn nicht gespart. Er schafft es zwar nicht ganz an Jupiters 67 Monde, doch mit seinen bislang entdeckten 62 ist Saturn auch ganz gut dabei. Von den heute 62 bekannten Monden ist Titan der größte mit einem Durchmesser von 5.150 km. Die vier Monde Rhea, Dione, Tethys und Iapetus besitzen Durchmesser zwischen 1050 km und 1530 km. Eine weitere Besonderheit stellen die Monde Janus und Epimetheus dar, welche auf zwei fast gleichen Umlaufbahnen den Saturn umlaufen. Alle vier Jahre kommen sie sich einander sehr nahe und tauschen durch die gegenseitige Anziehungskraft ihre Umlaufbahnen um den Saturn. Sie werden auch „Wechselobjekte“ genannt. Zum Zeitpunkt des Eintritts der Raumsonde Cassini in den Saturnorbit wurden kleinere Körper mit nur etwa 100 m Durchmesser gefunden, vermutlich Überreste eines ehemals größeren Körpers, die kleine „Möndchen“ beziehungsweise die Saturnringe bilden. Die Forscher schätzen etwa eine Zahl von 10 Millionen solcher kleinen Gebilde in den Saturnringen. Sie erhoffen sich nun, mithilfe dieser Überreste eine eindeutige Erklärung für die Entstehung der Saturnringe zu finden.

Womit wir auch, wie bei allen Planeten die in dieser Serie bereits vorgestellt wurden, bei der Erkundung des Planeten wären. Wie auch in den letzten Folgen kommt nun eine kleine Auflistung der Missionen zu Saturn bzw Vorüberflügen:

Pioneer 11

Die Raumsonde Pioneer 11 war der erste irdische Besucher bei Saturn. Sie wurde im Jahr 1973 losgeschickt. Damals wusste man noch nicht so genau, wie dicht eigentlich der Asteroidengürtel ist, durch den die Sonde fliegen muss, um zu Saturn zu gelangen. Alle hielten die Luft an, bis sie durchgeflogen war, aber es ging alles gut. Am 1. September 1979 flog Pioneer 11 in einem Abstand von knapp 21.000 km an Saturn vorbei und schickte ca. 400 Fotos zur Erde. Sie entdeckte einen Mond und Einzelheiten der Saturnringe. Und sie zeigte uns, dass Reisen ins äußere Sonnensystem tatsächlich möglich sind. Pioneer 11 kam vorher auch bei Jupiter vorbei, und flog nach dem Saturnbesuch hinaus Richtung Neptunbahn und weiter. Das letzte Signal von ihr erhielten wir 1995. Die Sonde aber wird immer weiterfliegen, auch dann, wenn ihre Energiereserven erschöpft sind. Wir können nur keinen Kontakt mehr mit ihr aufnehmen.

voyager1
Die Raumsonde Voyager 1 Quelle: NASA

Voyager 1 und 2

Die Pioneer-Mission bereitete eine neue Mission vor – die der Voyagersonden. Nur vier Jahre nach Pioneer 11 wurden die Sonden Voyager 1 und 2 auf die Reise geschickt. Voyager 1 startete 1977. Um genug Schwung für die lange Reise zu erhalten, wurde an Jupiter ein Swing-By-Manöver durchgeführt. Auf diese Weise konnte die Sonde bereits nach 3 Jahren Flugzeit bei Saturn ankommen. Ganz nebenbei sendete sie jede Menge Fotos von unterwegs nach Hause. Im Jahr 1980 passierte Voyager 1 den Saturn und sammelte Daten über das Ringsystem, die Atmosphäre Saturns und den größten Saturnmond Titan. Außerdem entdeckte sie drei neue Saturnmonde (Atlas, Prometheus und Pandora). Dann flog die Sonde weiter und verließ dabei die Ebene der Ekliptik, in der sich alle Planeten und Monde aufhalten. Heute ist sie am Rand unseres Sonnensystems angekommen und sendet aus über 18 Milliarden Kilometern Abstand noch Signale zur Erde. Die Sonde wird über kurz der lang in den interstellaren Raum eindringen.

Voyager 2 hatte eine gewaltige Liste an Beobachtungsaufträgen abzuarbeiten. Die Raumsonde sollte nämlich bei allen Planeten hinter dem Asteroidengürtel vorbeikommen und sie fotografieren und beobachten (außer bei Pluto). Bereits zwei Wochen vor Voyager 1 startete Voyager 2 zu ihrer Tour durch das Sonnensystem. Sie nutzte unterwegs die Schwerkraft von Jupiter und Saturn, um genügend Geschwindigkeit für den langen Rest der Reise zu bekommen. Gleichzeitig sendete die Sonde unzählige sensationelle Fotos der Planeten und einem Teil ihrer Monde zur Erde. Im Jahr 1981 passierte Voyager 2 Saturn, entdeckte weitere Monde und besuchte anschließend noch Uranus und Neptun. Auch Voyager 2 ist noch in Betrieb und entfernt sich immer weiter von uns. Man schätzt, dass ihre Energiereserven noch bis 2020 halten werden, um uns regelmäßig Signale schicken zu können. Voyager 1 hat inzwischen mehr als 18 Milliarden km zurückgelegt, Voyager 2 ist nun mehr als 15 Milliarden km von der Erde entfernt.

Auf der NASA-Seite gibt es einen Zähler, der die aktuelle Entfernung der Voyagersonden anzeigt. Außerdem finden sich hier ausführliche Informationen über den momentanen Aufenthaltsort der Voyagersonden. Die beiden Sonden haben sich bereits bis zum Rand des Sonnensystems vorgekämpft und sind gerade dabei, es zu verlassen und ins interstellare Medium einzudringen. Voyager 1 und 2 nahmen jeweils eine goldene Schallplatte mit dem Namen ‚Sounds of Earth‘ mit sich, auf denen sich Bilder, Grußbotschaften, Musik und Geräusche der Erde befinden. Es ist zwar sehr unwahrscheinlich, dass die Schallplatten jemals von irgendwelchen Wesen abgehört werden, aber man weiß ja vorher nie, was das Universum für Zufälle bietet.

Cassini
Die Raumsonde Cassini bei der Montage Foto: NASA

Cassini

Cassini startete 1997 und kam auf ihrer langen Reise auch an Venus, der Erde und Jupiter vorbei, an denen sie Swing-By-Manöver durchführte, um eine höhere Geschwindigkeit zu erlangen. Gleichzeitig wurden nahe den Planeten alle Instrumente auf ihre Funktionsweise getestet und sehr gute Fotos gemacht. Cassini erreichte Saturn im Jahr 2004 nach sieben Jahren Flugzeit. Mit an Bord hatte sie den Lander Huygens, den die Sonde im Januar 2005 über Titan, dem größten Saturnmond, absetzte.

Die Landung von Huygens war die erste Landung auf einem fremden Mond. Titan ist ähnlich wie Venus von einer dicken Wolkenschicht umgeben, sodass bisher keiner wusste, wie sich seine Oberfläche gestaltet. Im Gegensatz zu Venus ist es auf Titan aber eisig kalt, es herrschen Temperaturen von – 170°C. Mehr zum größten Saturnmond und den Erkenntnissen durch Huygens gibt es auf der Seite ‚Saturnmond Titan‘. Cassini entdeckte, dass das Ringsystem des Saturn aus Hunderten von Einzelringen besteht, und diese wiederum aus Steinen, Staub und Eisbröckchen in verschiedenen Größen, von wenigen Millimetern bis zehn Metern Durchmesser. Außerdem fand die Sonde zahlreiche Minimonde innerhalb der Ringe. Ein großer Verdienst Cassinis besteht in der Erforschung der größeren Saturnmonde. Erst durch die Sonde wurde deutlich, wie unterschiedlich und auch wie bizarr solche Welten sein können.

Auf Enceladus z.B. entdeckte sie den Kryovulkanismus. Dabei wird nicht Lava ausgestoßen, sondern Eisfontänen. Deren Eispartikel lagern sich dann auf der Oberfläche des Mondes ab und sorgen dafür, dass die Eisdecke immer frisch bleibt. Der Mond hat die höchste Albedo (Reflexionsstrahlung) im Sonnensystem. Im Gegensatz dazu weist die Oberfläche des Mondes Japetus eine Schwärze auf, die den Mond zu den dunkelsten Objekten im Sonnensystem macht. Mehr zu den Monden gibt es auf der Seite ‚Saturnmonde‘. Cassini ist nach wie vor aktiv und sendet auch heute noch Fotos und Daten aus dem Saturnsystem.

Auch hier ist es wieder der Fall, dass ich bei weitem nicht alles Wissenswerte in diesen Beitrag packen kann. Doch das wichtigste ist, hoffe ich, verständlich dargestellt. Vielleicht wird ja in naher Zukunft eine neue Mission zum Saturn gestartet, um ihm noch ein paar mehr Geheimnisse zu entlocken.

Über stellariumblog

Stellariumblog ist ein Info-und Newslog. Ich versuche, die oftmals komplizierte und unübersichtliche Fülle an Informationen und Wissen verständlich zu erklären. Mein Ziel ist es, mit diesem Blog so viele Menschen wie möglich von der Astronomie zu begeistern. Natürlich versuche ich, täglich die wichtigsten News aus den Bereichen Astronomie, Astrophysik und vergleichbaren Wissenschaften zu bloggen, ich bin allerdings Berufstätig und habe leider nicht jeden Tag ein bis zwei Stunden Zeit – seid also bitte etwas nachsichtig falls ich nicht immer alles als erster poste ;) Ich freue mich immer über positive Bewertungen, aber auch über konstruktive Kritik sowie Vorschläge und/oder Hinweise auf mögliche Fehler (ich bin auch nur ein Mensch). Ansonsten wünsche ich euch viel Spaß in meinem Blog.
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4 Antworten zu Das Sonnensystem in Zahlen: Saturn

  1. kinder unlimited schreibt:

    absolut perfekt und verständlich !

    Gefällt 1 Person

  2. wordBUZZz schreibt:

    Love it, like always! Also ich muss anmerken, dass das Foto mich irgendwie an das Auge der Illuminaten erinnert 😀 und irgendwie bin enttäuscht: Das Ringsystem ist noch nicht einmal einen 1km dick? Menno… Ich dachte die ganzen Mythen über die waghalsigen Todesflugmannöver wären wahr.

    Der Oberhammer sind diese Wechselmonde… Ich wünschte die Erde hätte mal so etwas, anstatt des ganzen Weltraumschrott wir bekommen bald auch solche Ringe. Wie bleiben die Ringe eigentlich in ihrer Bahn? Ich meine sie fallen weder in den Saturn hinein, noch fliegen sie in den Weltraum hinein.

    Gefällt 1 Person

  3. Pingback: Saturn - Der Herr der Ringe - www.interSTELLAR.at

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