Saturno: Il pianeta

Da Sezione Pianeti UAI.

Versione delle 15:32, 27 mar 2007

Introduzione

Saturno è da sempre una fucina di enigmi e di spunti di studio. Pur privo di un'attività atmosferica all'altezza di quella di Giove, a causa di un bilancio energetico più equilibrato e di temperature globalmente più basse (meno produzione di calore al suo interno, maggior distanza dal sole), i suoi anelli hanno fornito materiale di studio fin dalla nascita dell'astronomia osservativa. Lungi dall'aver compreso tutti i meccanismi che producono le caratteristiche osservate da terra e dalle sonde spaziali, ancora oggi il pianeta mantiene il primato di una delle strutture più studiate del Sistema Solare.

Anche l'atmosfera del pianeta, pur non presentando un'attività appariscente, se non in casi eccezionali, non per questo non fornisce interessanti motivi di indagine, offrendo grandi soddisfazioni ad un osservatore costante e attento come spesso è l'astronomo dilettante.

Caratteristiche orbitali e fisiche

L'atmosfera di Saturno

Saturno fa parte con Giove del novero dei "giganti gassosi", pianeti composti essenzialmente di idrogeno ed elio e privi di una superficie solida. Nonostante la massa di Saturno sia meno di 1/3 di quella di Giove, le sue dimensioni sono solo di poco inferiori a causa della minore compressione esercitata dalla gravità del pianeta. Di conseguenza, e nonostante le enormi pressioni comunque raggiunte nell'interno, la densità di Saturno è inferiore a quella di qualsiasi altro corpo del sistema solare e pari a solo 0,7 g/cm3: più o meno quella di un tappo di sughero. Anche se la sua massa risulta molto inferiore a quella di Giove, Saturno è ancora in grado di emettere nell'infrarosso oltre il triplo dell'energia ricevuta dal Sole (peraltro 2 volte più lontano rispetto a Giove, e quindi 4 volte meno luminoso). Al bilancio energetico della sua atmosfera contribuisce anche il calore rilasciato dalla caduta gravitazionale dell'elio, più pesante dell'idrogeno, verso il centro del pianeta, un processo che su Giove probabilmente è solo agli inizi; l'atmosfera osservabile di Saturno risulta perciò impoverita in elio rispetto a quella di Giove.

La minore energia disponibile per l'atmosfera si traduce in un'attività meno appariscente rispetto a quella del fratello maggiore; è bene tener presente, tuttavia, che a causa delle più basse temperature prevalenti le nubi (di ghiaccio d'ammoniaca, metano e acqua) su Saturno tendono a condensare più in basso nell'atmosfera. Una sovrastante coltre di foschie, spessa circa 70 km., contribuisce pesantemente all'aspetto poco contrastato di molti dettagli del pianeta. Le variazioni nella visibilità di bande e dettagli transitori possono così dipendere dalla loro quota, o dal periodico diradarsi delle foschie che su Saturno, a differenza di Giove, può assumere carattere stagionale per la maggiore inclinazione dell'asse di rotazione del pianeta. In generale, l'atmosfera osservabile di Saturno appare dunque più "profonda" rispetto a quella gioviana.

Profilo della velocità dei venti nell'atmosfera di Saturno riferiti al sistema III secondo le osservazioni storiche e Voyager, dell'Hubble Space Telescope (HST) et al. nel 1994 e di HST nel periodo 1996-2002. Si noti la notevole caduta nella velocità della corrente equatoriale. Nel grafico sono poste in evidenza le correnti a getto occidentali a -29° e -42° Sud, teatro dell'insorgere di numerose WOS osservate amatorialmente a partire dal 2000. (Grafico da A. Sanchéz-Lavega et al., Nature, 423, 2003)

• Sistema I - dal bordo S della Banda Equatoriale Nord al bordo N della Banda Equatoriale Sud
• Sistema II - tutto il resto del pianeta
• Sistema III - rotazione del campo magnetico del pianeta

Il Sistema I e il Sistema II sono stati ricavati da osservazioni storiche; come per Giove vanno considerati dei riferimenti convenzionali, su cui misurare la velocità di deriva dei dettagli dell'atmosfera. Il periodo di rotazione del Sistema III, misurato dai Voyager in 10h 39m 22.4s in base alle emissioni radio del pianeta, era ritenuto il vero periodo di rotazione del suo nucleo interno. In realtà la sonda Cassini ha recentemente trovato un valore molto diverso, pari 10h 45m 45s; l'ipotesi che in poco più di 20 anni il periodo di rotazione del nucleo interno del pianeta sia rallentato di ben 6 minuti è del tutto inverosimile. Spiegazioni alternative prevedono uno spostamento ad una latitudine superiore della sorgente dell'emissione radio, o si collegano (marzo 2007) all'attività dei geyser scoperti sul vicino satellite Encelado. In ogni caso, sembra che - a differenza di Giove - nel caso di Saturno un Sistema III basato su queste misure non abbia più molto senso.

Fino all'introduzione di CCD e webcam, l'osservazione continuativa sul globo di Saturno di "traccianti" quali WOS, DS (vedi la nomenclatura di Giove) ecc. era estremamente rara; la struttura e la velocità delle correnti atmosferiche era quindi assai mal nota fino all'avvento dei Voyager. Anche in questo caso gli ultimi anni hanno riservato sorprese, ad esempio con un notevole rallentamento della grande corrente equatoriale che all'inizio degli anni '80 si muoveva verso est con una velocità di circa 1800 km/h (grafico a sinistra). Variazioni di questo tipo potrebbero riflettere l'osservazione di dettagli a latitudini simili ma quote diverse, ed immersi quindi in correnti a diversa velocità, o gli effetti della Great White Spot (GWs) equatoriale del 1990; senza dubbio, però, testimoniano anche di una conoscenza ancora tutt'altro che soddisfacente dell'atmosfera di Saturno. Essa tuttavia sta notevolmente migliorando da qualche anno, grazie anche al monitoraggio continuo del pianeta reso possibile dall'osservazione amatoriale e dalla sua capacità di raggiungere dettagli e "traccianti" atmosferici molto più fini rispetto ad un passato anche recente.

Gli anelli di Saturno

I satelliti