Planetenweg der Linzer Astronomischen Gemeinschaft

Saturn

Foto: NASA
Saturn

Der Saturn im Größenvergleich zur Erde.

(Fotos: NASA/ESA/HST)

Saturn ist der zweitgrößte Planet des Sonnensystems. Das besondere Merkmal ist das majestätische, bereits mit einem kleinen Teleskop sichtbare Ringsystem. Die oberen Schichten des Gasriesen bestehen hauptsächlich aus Wasserstoff (96%) und Helium (3%) sowie aus Spuren von Methan und Ammoniak. Im Inneren des Planeten befindet sich ein fester Kern. Die mittlere Dichte des Saturn beträgt nur 0,69 g/cm³. Das ist etwa ein Drittel weniger als die Dichte des Wassers (1,0 g/cm³) und die geringste Dichte aller Planeten unseres Sonnensystems.

Die Temperatur an der Wolkenoberfläche des Saturn beträgt etwa -140 °C. Saturn besitzt ein Magnetfeld, dessen Achse – einzigartig im Sonnensystem – fast mit der Rotationsachse des Planeten zusammenfällt: Die Abweichung beträgt weniger als 1°, bei der Erde aber beispielsweise ca. 10°.

Saturn ist nach dem römischen Gott des Ackerbaues (in der griechischen Mythologie Kronos) benannt. Der Name des Himmelskörpers wurde schon in babylonischer Zeit einem Wochentag zugeordnet. Diese Zuordnung wurde von den Griechen, Römern und später von den Germanen übernommen und ist noch heute in Verwendung, wie man besonders deutlich am englischen "Saturday" erkennt.

SaturnAbsolutRelativPlanetenweg
Sonnenabstand1.436 Mio.km9,6 x Erde713 m
Durchmesser120.536 km9,5 x Erde60 mm
Masse5,7x1026 kg95 x Erde71 g
Schwerebeschl.10,4 m/s²1,1 x Erde
Rotationszeit10h 47m0,45 x Erde
Umlaufzeit29,5 Jahre29,5 x Erde
Bahngeschw.9,7 km/s0,33 x Erde
Lichtlaufzeit1h 19m 38s

Monde und Ringe

Saturn wird von 62 Monden umkreist. Der größte heißt Titan: Mit einem Durchmesser von 5.150 km ist er (nach den Jupitermond Ganymed) der zweitgrößte Mond im Sonnensystem - sein Durchmesser er übertrifft sogar den des Planeten Merkur. Als einziger Mond im Sonnensystem hat er eine dichte Atmosphäre; sie besteht zu 98% aus Stickstoff. Auf Titans Oberfläche existieren Gebiete mit 150 m hohen und mehrer hunderte Kilometer langen Dünen sowie Seen aus Methan, die von Methan-Flüssen gespeist werden.

Titan

Der größte Mond des Saturn, Titan, im Größenvergleich zur Erde.

(Fotos: NASA/JPL)

Besonderes Merkmal des Saturns ist sein auffälliges, aus tausenden einzelnen Ringen bestehendes Ringsystem, das bereits mit einem kleinen Teleskop deutlich zu sehen ist. Der innerste Ring beginnt etwa 7.000 km über der Wolkenoberfläche des Planeten, der Außendurchmesser des gesamten Ringsystems beträgt etwa 960.000 km, wobei die Dicke der Ringscheibe sich in einer Größenordnung von weniger als 1 km bewegt. Aus Messungen von Raumsonden weiß man, dass die Ringe überwiegend aus Eis- und Gesteinsbrocken bestehen. Die Größe der Bruchstücke ist unterschiedlich und reicht von Staub bis zu Durchmesser, die man als „Miniaturmonde“ einstufen könnte. Für den Begriff „Mond“ gibt es keine Größendefinition, daher kann sich auch die derzeit bekannte Anzahl der Monde des Saturn weiter erhöhen ändern, sollte man innerhalb des Ringsystems entsprechende Entdeckungen machen.

Bereits 1675 entdeckte der französische Astronom italienischer Herkunft Giovanni Domenico Cassini eine Lücke im flachen Ringsystem, die man nach seinem Entdecker Cassini-Teilung nannte. Heute weiß man aus den Beobachtungen der Raumsonden, dass es sehr viele Lücken im Ringsystem und damit eine Große Anzahl einzelner Ringe gibt, die alle in einer Ebene liegen.

Erforschung

Saturn ist zwar schon seit der Antike bekannt, allerdings kannte man sein typisches Ringsystem damals noch nicht. Erst Galileo Galilei erkannte 1610 trotz schlechter Qualität seines damaligen Fernrohres eine stark ovale Form des Planeten und nannte die Ausbuchtungen „Henkel“ des Saturn. Im Jahre 1655 entdeckte der niederländische Astronom Christiaan Huygens mit dem zwischenzeitlich verbesserten Teleskop den Saturn-Mond Titan und dass die „Henkel“ des Saturn tatsächlich ein System von Ringen sind, das den Planeten umgibt. Auch viele andere Astronomen beschäftigten sich in diesem nahezu halben Jahrhundert zwischen Galileis Entdeckung der „Henkel“ und der Richtigstellung durch Huygens mit dem Phänomen der Ausbuchtungen. Dass diese gelegentlich nicht zu sehen waren, konnte man sich nicht erklären. Heute weiß man, dass auf Grund des sich ändernden Blickwinkels auf das extrem dünne Ringsystem dieses jeweils nach einem halben Saturn-Jahr nicht beobachtet werden kann: Man schaut dann genau auf die dünne Außenkante des Ringsystems.

Weit außerhalb des oben genannten Ringsystems wurde 2009 mit Hilfe des Infrarot-Weltraumteleskops Spitzer ein extrem massearmer Ring aus Staubteilchen entdeckt, der enorme Abmessungen aufweist. Er wurde aufgrund seiner Infrarotstrahlung entdeckt, erstreckt sich unabhängig vom oben angeführten Ringsystem in einem Bereich von 6 bis 18 Mio. km um den Saturn, enthält aber nur etwa 20 Partikel pro km³ und ist daher visuell nicht beobachtbar.

In den Jahren von 1655 bis 1898 wurden von verschiedenen Astronomen insgesamt 9 Saturnmonde entdeckt. 1966 entdeckte man die Monde Janus und Epimetheus, die man mehrmals verwechselte. Erst 1980 fand man die interessante Erklärung für die Verwechslungen: Man stellte fest, dass die beiden Monde jeweils nach 4 Jahren die Bahn tauschen – ein einzigartiges Verhalten im Sonnensystem.

Die Erforschung des Planeten Saturn erfuhr ab 1979 große Fortschritte durch die Entsendung von Raumsonden. Pioneer 11 machte den Anfang, entdeckte einen weiteren Mond und übermittelte Daten und Fotos des Saturn und dessen Ringsystem. Im November 1980 flog Voyager 1 und im August 1981 Voyager 2 am Saturn vorbei. Diesen beiden Sonden gelangen neben der Erfassung neuer Daten und der Erstellung detaillierter Fotos auch die Entdeckung mehrerer zusätzlicher Monde. Im Jahr 2004 erreichte die NASA-Sonde Cassini den Saturn und schwenkte in eine Umlaufbahn um den Planeten ein. 2005 setzte sie die europäische Landungssonde Huygens auf dem Mond Titan ab. Cassini ist weiter aktiv und liefert laufend neue Messergebnisse und Bilder vom Saturn, seinen Ringen und Monden.

Beobachtung

Saturn ist der am weitesten entfernte Planet, der von der Erde aus deutlich mit freiem Auge erkennbar ist. Bei der Beobachtung mit dem Teleskop sind neben den parallel zum Äquator verlaufenden Wolkenstreifen vor allem die Ringe und deren verschiedene Farbtöne interessant – es sind einzigen Planeten-Ringe, die mit optischen Teleskopen von der Erde aus beobachtet werden können. Die Ringe machen Saturn zu einem der eindrucksvollsten Objekte für Fernrohre überhaupt. Zur Zeit beobachten wir die Ringe von „oben“ (Norden), 2024/2025 (zur „Saturn-Sonnenwende“) schauen wir genau auf die Außenkante, ab 2025 werden wir die Ringe wieder von „unten“ (Süden) sehen.

Saturn

Der Saturn, aufgenommen mit dem Teleskop der Kepler-Sternwarte Linz.

(Foto: Thomas Schobesberger / LAG)