Saturno: Il pianeta
Da Sezione Pianeti UAI.
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.
Indice |
Caratteristiche orbitali e fisiche
| Distanza media dal Sole | 1.426.725.400 km (9,539 UA) |
| Periodo di rivoluzione | 29,4 anni |
| Inclinazione dell'orbita | 2.484° |
| Eccentricità dell'orbita | 0.0541506 |
| Periodo sinodico medio | 378 giorni |
| Raggio equatoriale (alla quota di riferimento di 1 bar) | 60.268 km |
| Raggio polare (alla quota di riferimento di 1 bar) | 54.364 km |
| Raggio del sistema degli anelli | 136.800 km (bordo esterno dell'anello A) |
| Massa (Terra=1) | 95,16 |
| Densità | 0,70 g/cm3 |
| Gravità superficiale alla quota di riferimento di 1 bar (Terra=9,81 m/s2) | 10,4 m/s2 |
| Velocità di fuga alla superficie (come sopra) | 35.490 km/s |
| Periodo di rotazione (I) | 10h 14m 00s (844,3°/giorno) |
| Periodo di rotazione (II) | 10h 38m 25s (810,76°/g) |
| Periodo di rotazione (III) | 10h 39min 22.4 s (?) |
| Inclinazione dell'asse polare | 26.73 gradi |
| Diametro apparente massimo (globo) | 20,1" |
| Diametro apparente minimo (globo) | 14,5" |
| Diametro apparente massimo (anelli) | 46" |
| Magnitudine massima visuale | -0,43 |
| Albedo geometrica visuale | 0.47 |
| Composizione dell'alta atmosfera (in volume) | Idrogeno molecolare (H2) 96.3% ; elio (He) 3.25%. Metano (CH4) 4500 ppm; Ammoniaca (NH3) 125 ppm. Aerosol: ghiaccio d'ammoniaca, ghiaccio d'acqua |
| Temperatura (alla quota di 100 mb.) | -189°C |
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 inferiore a 1/3 di quella di Giove, il pianeta con gli anelli è solo leggermente più piccolo proprio a causa della minore autocompressione esercitata dalla sua gravità. Di conseguenza, e nonostante le enormi pressioni comunque raggiunte nell'interno, la densità media di Saturno è inferiore a quella di qualsiasi altro corpo del sistema solare: 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'alta atmosfera 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; in generale, l'atmosfera osservabile di Saturno si sviluppa dunque su una profondità maggiore rispetto a quella gioviana. 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 notevole inclinazione dell'asse di rotazione del pianeta.
- Sistema I - dal bordo S della Banda Equatoriale Nord al bordo N della Banda Equatoriale Sud
- Sistema II - tutto il resto del pianeta, con la possibile esclusione delle regioni polari
- 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 a seconda della loro latitudine. Il periodo di rotazione del Sistema III, misurato dai Voyager in 10h 39m 22.4s in base alle emissioni radio del pianeta, era considerato l'effettivo periodo di rotazione del campo magnetico di Saturno e quindi del suo nucleo interno. La sonda Cassini ha invece trovato recentemente 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 ovviamente del tutto inverosimile. Spiegazioni alternative prevedono uno spostamento ad una latitudine superiore della sorgente dell'emissione radio, o più probabilmente chiamano in causa (marzo 2007) l'attività dei geyser scoperti sul vicino satellite Encelado. In ogni caso, pare assodato che - a differenza di quanto accade su Giove - il periodo delle emissioni radio del campo magnetico di Saturno non sia collegato in modo stabile alla rotazione del nucleo del pianeta. L'adozione di un Sistema III basato su queste misure, che si stava diffondendo anche tra gli astrofili, non sembra quindi avere molto senso.
Fino all'introduzione di CCD e webcam, l'osservazione continuativa sul globo di Saturno di "traccianti" quali WOS, DS (vedi nomenclatura) 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 notevoli 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 in alto 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, effettive variazioni nella velocità dei venti dovute ad effetti stagionali, o cambiamenti dinamici provocati dalle conseguenze 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. L'indagine dei suoi fenomeni ha conosciuto tuttavia grandi progressi negli ultimi anni, grazie anche al monitoraggio continuo del pianeta reso possibile dall'osservazione amatoriale e dalla sua capacità di raggiungere dettagli atmosferici molto più fini rispetto ad un passato anche recente.
Dettagli transitori: WOS e GWS
I dettagli transitori più comunemente osservabili su Saturno sono costituiti da condensazioni scure (Dark Spots, DS), ovali chiari (White Oval Spots, WOS) ed eccezionalmente da grandi ovali bianchi (Great White Spots/Ovals; vedi nomenclatura) apparsi in passato a latitudini prevalentemente equatoriali. Fino agli anni '80, la loro osservazione è stata comunque talmente sporadica che non è stato possibile dedurne più di una decina di periodi di rotazione affidabili, elencati nella tabella a sinistra. Si noti come in circa la metà dei casi, gli scopritori siano stati astronomi dilettanti. Le WOS si presentano normalmente come macchie che mantengono dimensioni circoscritte nelle poche settimane in cui rimangono visibili.
Nel caso delle GWS, invece, si può parlare di veri e propri outbursts di attività: il materiale in risalita da un punto al di sotto dell'atmosfera osservabile raggiunge le regioni più alte dell'atmosfera, diventando estremamente riflettente; in poche settimane, le forti correnti equatoriali provvedono tuttavia a diffonderlo in senso longitudinale lungo tutto l'equatore del pianeta. Talvolta queste anomalie hanno influenzato il comportamento atmosferico delle regioni adiacenti, spostando ad esempio la NEB verso Nord, come è accaduto nel 1903 e nel 1933. Più raramente tali outburst si sono avuti a latitudini elevate: nel 1960 l'attività atmosferica delle macchie chiare ha avuto luogo attorno ad una latitudine di +60, adiacente alla regione polare.
