Saturno è il sesto pianeta del Sistema Solare in ordine di distanza dal Sole e il secondo per ordine di grandezza dopo Giove.
Il nome deriva dall'omonimo dio della mitologia romana, dio dell’agricoltura; il suo simbolo astronomico è una rappresentazione stilizzata della falce del dio e dello scorrere del tempo.
Saturno, con Giove, Urano e Nettuno, è classificato come “Gigante gassoso” o “Pianeta Gioviano” ed è il secondo di tale catalogazione. Saturno, infatti, è composto principalmente di idrogeno, e in piccole proporzioni di elio.
Inoltre, Saturno ha un esteso e vistoso sistema di anelli (visibili ad occhio nudo), per questo, se lo si vuole associare all’omonimo film, il suo soprannome è “Signore degli anelli”; infine, è circondato da una numerosa schiera di satelliti naturali.
Esplorazioni
L'esplorazione di Saturno è avvenuta esclusivamente tramite l'ausilio di sonde spaziali che prive di equipaggio umano effettuano fly-by e entrano nell’orbita del pianeta, come nel caso della Cassini-Huygens.
Il pianeta è stato visitato per la prima volta nel 1979 dalla Pioneer 11 che ha sorvolato il pianeta a 20.000 km dalle nubi superiori acquisendo immagini a bassa risoluzione del pianeta e qualche immagine anche dei suoi satelliti naturali.
Nel 1980 la Voyager 1 ha fatto visita al sistema di Saturno e ha trasmesso alla Terra le prime immagini ad alta risoluzione del pianeta, degli anelli e dei satelliti.
Nel 1981, la Voyager 2 ha continuato lo studio del sistema di Saturno. Si sono ottenute immagini ancora più ravvicinate dei satelliti di Saturno e si è avuta l'evidenza di cambiamenti negli anelli, inoltre, ha analizzato l'atmosfera superiore di Saturno misurando le temperature e le densità.
Nel 2004 il compito di sorvolare Saturno spetta alla sonda Cassini-Huygens che ha compiuto numerosi fly-by di Febe e Giapeto, ha analizzato l’atmosfera di Titano e nel 2006 scopre un altro debole anello planetario.
Atmosfera
Saturno ha diverse analogie con Giove, una di queste è l’atmosfera che è composta principalmente di idrogeno ed elio; quella di Saturno contiene tuttavia una percentuale di idrogeno leggermente maggiore, oltre ad una quantità di fosforo ed arsenico circa 10 volte superiore.
Anche nel caso di Saturno, come per Giove, è stato possibile individuare la presenza di concentrazioni infinitesimali di monossido di carbonio, fosfina, idruro di germanio ed arsina.
Un’altra analogia con Giove è la presenza di bande chiare e scure, specialmente presso l'equatore, con differenza che su Giove sono molto evidenti, in Saturno sono estremamente soffuse a causa della minore temperatura atmosferica di quest’ultimo (130 K nell'alta atmosfera), che favorisce la formazione di nubi ad una profondità maggiore rispetto a Giove.
Inoltre l’atmosfera saturniana è percorsa da fortissimi venti che soffiano fino a 1.800 km/h presso l'equatore. Sono inoltre presenti cicloni, soprattutto alle alte latitudini, dalla durata relativamente breve e dalle dimensioni massime di circa 1.200 km. I venti più forti hanno origine nella zona equatoriale.
Struttura interna e campo magnetico
La struttura interna di Saturno è assai simile a quella di Giove, infatti, presenta un nucleo centrale, un mantello d'idrogeno metallico liquido ad una temperatura di 20.000 K, uno strato liquido di idrogeno molecolare ed elio e nello strato esterno è presente un' atmosfera dove si alternano fasce chiare e scure parallele all' equatore con perturbazioni cicloniche e formazioni di nubi.
Il nucleo è formato da silicati ferrosi e ghiaccio, dalle dimensioni paragonabili a quelle della Terra, ed ha una temperatura di 12.000 K ed una pressione di 8 milioni di atmosfere, mentre nel mantello si registra una temperatura di 9.000 K e una pressione di 3 milioni di atmosfere.
L’origine del campo magnetico di Saturno è dovuta allo strato di idrogeno liquido all'interno del pianeta, ove si producono frequenti scariche elettriche, ed alla elevata velocità di rotazione. Il suo orientamento è quasi coincidente con l'asse di rotazione. La magnetosfera è composta da fasce di radiazione a forma di toroide che si estendono per oltre 2 milioni di km e l'interazione ionosfera, provoca aurore polari che circondano i poli.
Anelli e satelliti naturali
Gli anelli di Saturno sono stati scoperti per la prima volta dall’astronomo Galileo Galilei nei primi anni del 1600, che a causa della scarsa potenza del suo telescopio non gli aveva permesso di distinguerne la forma con chiarezza, aveva notato delle insolite protuberanze ai lati del pianeta.
Successivamente Christiaan Huygens, un astronomo olandese, nel 1655 riuscì a determinare la forma.
Nel 1675 l’astronomo italiano Giovanni Domenico Cassini, scoprì che il piatto anello era diviso in due fasce separate da una divisione che oggi porta lo stesso nome del suo scopritore, chiamata divisione di Cassini.
Gli anelli circondano il pianeta all’altezza dell’equatore, non lo toccano, ma iniziano ad un'altezza di circa 6.000 Km dalla superficie di Saturno e si estendono fino a 300.000 Km (il più esterno). Sono così sottili che non sono visibili quando si trovano in linea diretta con la Terra. Il loro spessore varia da 200 a 3.000 m.
Gli anelli di Saturno sono aggregati di detriti rocciosi e particelle ghiacciate, di dimensioni variabili da pochi micron ad alcuni metri. Sono divisi in sette fasce, separate da delle divisioni che sono quasi vuote e i diversi anelli vengono chiamati anche con le lettere dell'alfabeto. I tre anelli più grandi, facilmente individuabili da Terra anche con strumenti amatoriali, sono A, B e C: di questi, A e B sono separati dalla “divisione di Cassini”. L’anello A, a sua volta, risulta suddiviso da quella che è chiamata “divisione di Encke”.
L’anello D è il più vicino alla superficie del pianeta ed è poco visibile in quanto di debolissima luminosità.
Esternamente all’anello A, troviamo in ordine (dal più vicino all’anello A, verso l’esterno) gli anelli F, G ed E.
Saturno, come Giove, possiede un elevato numero di satelliti naturali, ma non sarà mai possibile quantificare con precisione il loro numero, perché tecnicamente tutti i minuscoli corpi ghiacciati che compongono gli anelli di Saturno sono da considerarsi satelliti. Si può constatare che i satelliti in orbita intorno a Saturno sono variamente classificati in gruppi in base alla loro posizione rispetto al sistema di anelli e in base alle loro caratteristiche orbitali.
Tra i 25 satelliti più importanti che ruotano intorno a Saturno (il numero non si riferisce alla quantità totale dei satelliti), il più grande è Titano che ha un diametro di 5.150 km ed è il secondo satellite più grande del Sistema Solare dopo Ganimede, satellite di Giove. Anch’esso è più grande del pianeta Mercurio. Titano è anche l’unico satellite del Sistema Solare a possedere una densa atmosfera costituita da azoto, tracce di metano, monossido e biossido di carbonio. La sua superficie è solida, ricoperta di ghiaccio e raggiunge temperature di circa 95 K. L’interno è composto probabilmente di un’uguale quantità di rocce e di ghiaccio.
Gli altri cinque satelliti maggiori, tra quelli in orbita all’interno del sistema di anelli, troviamo: Mimante, Encelado, Teti, Dione e Rea, hanno forma approssimativamente sferica e sono composti in gran parte di ghiaccio d’acqua. Nel caso di Dione il materiale roccioso costituisce circa il 40% della massa complessiva. Le superfici di questi satelliti sono fortemente craterizzate per l’impatto di meteoriti.