KVHS Northeim 2025 : Astronomie - eine Reise durch Raum und Zeit

Der Planet Saturn

Links

- Wikipedia - Der Planet Saturn
- Wikipedia - Die Ringe des Saturn

Eigenschaften des Saturn

Der Planet Saturn ist ein Gasriese mit dem beeindruckendsten Ringsystem im Sonnensystem, schnellen Winden, aussergewöhnlichen Stürmen
und einer Vielzahl von Monden, darunter Titan mit einer dichten Atmosphäre und Enceladus mit einem unterirdischen Ozean.

Allgemeine Eigenschaften:

- Typ: Gasriese (Jovianischer Planet)
- Grösse: Zweitgrösster Planet im Sonnensystem (nach Jupiter)
- Äquatordurchmesser: $120536 km$ (9.5-mal der Erddurchmesser)
- Polardurchmesser: $108728 km$ (stärker abgeflacht als Jupiter)
- Umfang: $365882 km$
- Masse: $5.683 \cdot 10^{26} kg$ (95-mal die Erdmasse)
- Dichte: $0.687 g/cm^3$ (geringer als Wasser - Saturn würde auf Wasser schwimmen!)
- Schwerkraft: $10.44 m/s^2$ (ähnlich der Erde)
- Form: Stärkste Abplattung (Oblatenz) aller Planeten aufgrund schneller Rotation

Umlaufbahn & Rotation:

- Mittlere Entfernung zur Sonne: 1.429 Mrd. km (9.58 AE)
- Exzentrizität der Umlaufbahn: 0.0565 (leicht elliptisch)
- Perihel (sonnennächster Punkt): 1.35 Mrd. km
- Aphel (sonnenfernster Punkt): 1.51 Mrd. km
- Umlaufzeit um die Sonne: 29.46 Erdjahre
- Rotationsperiode (Saturn-Tag): 10 h 33 min (variiert leicht wegen unterschiedlicher Rotationszonen)
- Rotationsrichtung: Prograd (gegen den Uhrzeigersinn, wie Jupiter)
- Neigung der Rotationsachse: $26.73 ^{\circ}$ (ähnlich wie die Erde, verursacht Jahreszeiten)
- Mittlere Bahngeschwindigkeit: $9.69 km/s$

Atmosphäre:

- Gesamtdruck: Reicht tief ins Innere, mehrere Millionen Bar möglich
Hauptbestandteile:
- - 96.3 % Wasserstoff ($H_2$)
- - 3.25 % Helium ($He$)
- - Spuren von Methan ($CH_4$), Ammoniak ($NH_3$), Ethan ($C_2H_6$), Phosphin ($PH_3$)
- Farben: Blass-gelbliche Wolkenstrukturen durch Ammoniak-Eiswolken
- Windgeschwindigkeiten: Bis zu 1800 km/h (schnellste Winde aller Planeten)
- Stürme:
- - Sechseckiger Sturm am Nordpol (mysteriöse sechseckige Wolkenstruktur)
- - Starker Äquatorsturm alle 30 Jahre (Great White Spot)
- Wolkenzonen: ähnlich wie Jupiter, aber weniger kontrastreich

Innere Struktur:

- Kein feste Oberfläche, Übergang von Gas zu Flüssigkeit
- Aufbau:
- - äussere Wasserstoff-He-Atmosphäre
- - Flüssiger metallischer Wasserstoff (Magnetfeldquelle)
- - Eis-Silizium-Gesteinskern (10 - 20 Erdmassen, aber nicht direkt beobachtbar)
- Temperaturen:
- - Oberste Wolkenschicht: $-178 ^{\circ}C$
- - Tiefer im Inneren: bis zu $11700 ^{\circ}C$
- Energieabstrahlung: Strahlt 2.5-mal mehr Energie ab, als es von der Sonne erhält (durch Heliumregen im Inneren)

Magnetfeld & Strahlung:

- Magnetfeld: 580-mal schwächer als das von Jupiter, aber 1000-mal stärker als das Erdmagnetfeld
- Magnetosphäre:
- - Dehnt sich bis zu 2 Mio. km Richtung Sonne aus
- - Interagiert stark mit den Monden und den Ringen
- Polarlichter: Sichtbar durch Magnetfeldinteraktionen mit Sonnenwind

Ringe:

- Bekannt für das spektakulärste Ringsystem aller Planeten
- Bestehend aus: Wassereis, Staub und Gesteinsbrocken
- Durchmesser des Ringsystems: 282000 km (grösser als Jupiter!)
- Dicke: Nur 10 - 30 Meter!
Hauptbestandteile:
- - A-, B- und C-Ringe (hellste und grösste Ringe)
- - D-Ring (innerster, sehr dünn)
- - E-Ring (breit, aus Enceladus-Geysiren gebildet)
- - F-Ring (sehr schmal, instabil, von Monden beeinflusst)
- Albedo der Ringe: Reflektieren stark das Sonnenlicht, daher so sichtbar

Monde:

- Anzahl der Monde: 146 bestätigte (Stand 2023)
Die grössten Monde:
1. - Titan - Einziger Mond mit dichter Atmosphäre (Stickstoff, Methan, potenziell flüssige Methanseen)
2. - Enceladus - Flüssiger Ozean unter Eiskruste, aktive Geysire, möglicher Lebensraum
3. - Rhea - Eisbedeckt, dünne Atmosphäre aus Sauerstoff
4. - Iapetus - Hälftig schwarz-weiss gefärbt
5. - Dione & Tethys - Eisbedeckt, mögliche unterirdische Wasserreservoire
- Kleine Monde & Schäfermonde: Beeinflussen die Ringe und halten sie stabil

Besondere Eigenschaften:

- Geringste Dichte aller Planeten (weniger als Wasser)
- Schnelle Rotation führt zu extremer Abplattung
- Sechseckiger Polarwirbel am Nordpol (ungeklärtes Phänomen)
- Grösstes und komplexestes Ringsystem
- Titan ist der einzige Mond im Sonnensystem mit einer dichten Atmosphäre
- Möglicher Heliumregen im Inneren erzeugt zusätzliche Wärme
- Enceladus könnte ausserirdisches Leben beherbergen

Erforschung:

Frühere Missionen:
- - Pioneer 11 (1979, erster Vorbeiflug)
- - Voyager 1 & 2 (1980 - 1981, detaillierte Bilder)
- - Cassini-Huygens (1997 - 2017, ausführlichste Erforschung)
- Aktuelle Forschung:
- - James Webb Space Telescope untersucht Saturns Atmosphäre
Zukünftige Missionen:
- - Dragonfly (NASA, geplant für 2027, soll auf Titan landen)