Saturn je po razdalji šesti planet od Sonca in drugi največji planet našega osončja. Je Jupitru najbližji planet. V antični dobi je bil od vseh ostalih do tedaj znanih petih planetov (Merkur, Venera, Zemlja, Mars in Jupiter) najbolj oddaljen. Grki so ga poimenovali po bogu Kronosu (gr. bog časa). Ta pa je bil v rimski mitologiji ekvivalenten bogu Saturnu (rim. bog setve, žetve). Od tod tudi njegovo ime. Veljal je za najbolj oddaljen znan planet, dokler ni William Herschel leta 1781 odkril Uran. Saturn je tudi najbolj masiven planet takoj za Jupitrom. Če ga opazujemo s teleskopom, je Saturn eden izmed najlepših planetov. Prvi, ki ga je s teleskopom odkril in opazoval, je bil Galileo Galilei (leta 1610). Skoraj vse podatke in informacije o Saturnu smo dobili z vesoljsko sondo Voyager. Prva sonda, ki je obiskala in raziskovala Saturn leta 1979, je bila Pioneer 11. Kasneje so v njegovo orbito poslali še Voyager 1 in Voyager 2. Sonda Cassini pa je sedaj še na svoji poti proti Saturnu, prispela naj bi leta 2004. Ko se zvečeri, je Saturn brez težav viden s prostim očesom. Čeprav ni tako svetel kot Jupiter, ga je lahko prepoznati, da je planet, saj ne utripa kot zvezde.
Jupiter in Saturn sta si zelo podobna in lahko bi rekli, da je Saturn nekoliko mirnejša »verzija« Jupitra (je namreč manjši, bolj oddaljen od Sonca, zato od njega absorbira manj energije ter ima zaradi tega delno tudi hladnejšo atmosfero kot Jupiter). Saturnova orbita je skoraj dvakrat bolj oddaljena od Sonca kot Jupitrova. Če ga opazujemo s prostimi očmi, ga vidimo le kot bledorumenkasto počasno premikajočo se zvezdo. Njegova magnituda redkokdaj preseže vrednost +0,7. Za obhod okrog Sonca potrebuje Saturn 29,46 zemeljskih let. Da se zavrti okoli svoje lastne osi, pa samo 10 ur in 15 minut.
Galileo Galilei je videl Saturn nekoliko nejasno, in sicer tako, kot da bi imel Saturn »ušesa«. Kasneje, 46 let pozneje, to je bilo leta 1656, je Christian Huygens odkril in ugotovil, da so ta »ušesa« v bistvu velik, sijoč in ploščat prstan, ki obkroža Saturn. Z močnejšim in večjim teleskopom se dobro vidi, da je sestavljen iz 3 glavnih, ločenih koncentričnih prstanov.
Zanimiva je tudi njegova atmosfera, vendar ne tako kot Jupitrova. V njej se namreč ustvarjajo brezmejne in silne ciklonične nevihte, ki so kratkotrajne. Težje se jih opazi zaradi meglic v višjih legah, v katerih so prašni delci, ki delno zakrivajo atmosfero pod njimi. Tudi Saturnovi oblačni pasovi so zaradi tega manj izraziti in manj kontrastni ter barviti, kot tisti na Jupitru. Povprečna temperatura oblakov znaša -125 C.
Znano je tudi to, da je Saturn nekoliko sploščen, ko ga gledamo skozi teleskop. Njegova diametra, ekvatorialni in polarni, se razlikujeta za 10%. To je posledica njegove hitre rotacije okoli svoje lastne osi in njegovega tekočega stanja. Ima najmanjšo gostoto od vseh planetov v našem osončju. Ta znaša le 0,7 g/cm³. Če bi ga torej lahko potopili v ocean, ki bi bil tako velik kot Saturn, bi plaval.
Tako kot pri Jupitru, tudi pri Saturnu v njegovi zgradbi prevladujeta vodik in helij. Najdejo se tudi sledi vode, metana, amoniaka in prašnih delcev, ki so podobno zgrajeni, kot je bila prvobitna sončna nebula ali meglica, iz katere je sončni sistem nastal. Saturnova notranja zgradba je zelo podobna Jupitrovi. V sredini je kamnito jedro, temu sledi kovinskovodikov sloj in sloj molekularnega vodika. Njegova notranjost je zelo vroča, saj temperatura v jedru doseže 1200K. Saturn izžareva tudi dvakrat več energije, kot jo sprejme od Sonca. Nekaj energije naj bi proizvedel s »krčenjem« in s takoimenovanim Kelvin-Helmholtzevim mehanizmom. Vendar pa to verjetno ni dovolj za razlago, zakaj ima Saturn tako močan sij in izžareva toliko energije.
Tako kot pri vseh »plinastih velikanih«, ki se vrtijo zelo hitro, se tudi pri Saturnu najvišja in najnižja temperatura njegove sfere ali površja razlikuje za samo 20 C (najvišja temperatura je približno -130 C, najnižja pa se suče okoli -150 C). Za tako majhno temeraturno amplitudo poskrbijo Saturnovi močni vetrovi. Ti pihajo v visokih legah zelo hitro, ob ekvatorju najmanj s hitrostjo 500 m/s.
Zanimivo je tudi to, da imata Saturn in Jupiter zaradi podobnosti kar nekaj skupnih značilnosti. Na obeh dveh planetih lahko opazimo pege, nevihte (slika 7) in oblačne pasove. Oba imata tudi podobno zgradbo in sistem prstanov, Saturnovega se da opaziti že z majhnim teleskopom.

2. Vizualna podoba Saturna

Gledano z Zemlje, se Saturnov prstan vidno spreminja z lego Saturna v njegovi orbiti. To vidno spremembo lahko opazimo zaradi naklona Saturnove osi, ki je približno 27 glede na ravnino njegove orbite. Leta 1980 in 1995 je njegov prstan skoraj vizualno izginil, saj ga je takrat opazovalec z Zemlje gledal točno v smer njegove ravnine (slika 8). Tako se je prstan videl kot tanka črta. Ta ne izgine popolnoma, ker se ob njegov rob lomi sončna svetloba in jo tako izžareva nazaj v vesolje. Leta 2003 pa bo njegov prstan z Zemlje viden v najbolj odprtem aspektu. Saturnovi temni pasovi, ki potekajo po njegovi sredini, so v bistvu senca prstanovih koncev (Sonce je namreč skoraj 3 nad ravnino Saturnovega prstana). Zelo svetli pasovi, ki so takoj nad temnimi pasovi, so posledica odboja sončne svetlobe od prstanov, ki pada na Saturnovo atmosfero. S teleskopi so odkrili, da je Saturn v osnovi plinasto telo, ki se vrti zelo hitro. Ta hitri vrtilni moment ima torej za posledico sploščenost Saturna ob njegovih polih in njegovo izbočenost ob ekvatorju. Njegov ekvatorialni premer je za 13.000 km večji od premera njegovih polov.

3. Saturnov sistem prstanov

Saturnove prstane je prvi opazil Galileo Galilei. Posnetki s sond Voyager so potrdili, da niso nič drugega kot sistem ledenih in kamnitih delcev različnih velikosti in mas, ki krožijo okoli Saturna kot ogromna množica drobnih satelitov. Sistem prstanov se razteza v ravnini ekvatorja. Širok je 650.000 km, debel pa komaj dober kilometer. Zaradi te skromne debeline opazovalec z Zemlje ne vidi prstanov, ko gleda v smeri njihove ravnine. Nastanek prstanov še ni povsem jasen, za zdaj sta verjetni dve domnevi: prva ga pripisuje razpadu satelita, ki se je preveč približal planetu. Druga meni, da vsebujejo prstani prvobitno snov, ki se zaradi bližine planeta ni mogla združiti v eno samo telo.
Posamezne dele Saturnovega prstana (slika 9) so poimenovali enostavno s črkami in sicer v takšnem zaporedju, kot so jih odkrili. Tako je prvi odkriti dobil ime A, drugi B, itd. Glavni trije (gledano od planeta navzven) so C, B in A. Prstana A in B sta najpomembnejša in najbolj izrazita. Pomemben je tudi C, ki je nekoliko manj jasen, vsi trije pa so lahko vidni z Zemlje. Prostor, ki loči A in B prstana je znan pod imenom Cassini Division (Cassinijeva vrzel) in je tudi največja. Nedolgo nazaj so odkrili še nekaj prstanov, ki so manj jasni in izraziti od glavnih treh. D prstan je zelo bled in je najbližji planetu. F pa je takoj za prstanom A in je zelo ozek. Za njim sta še dva bolj oddaljena G in E, prav tako zelo neizrazita. Znana je še ena razpoka, ki leži na zunanji strani prstana A in je imenovana Encke Division ali po naše Enckejeva vrzel.
Posamezni deli Saturnovega prstana so zgrajeni pretežno iz ledenih vodnih kristalov in nekaj tudi iz prašnih, z ledom obdanih delcev, ki so veliki od mikrona pa do nekaj metrov. Vsak delec zase kroži neodvisno od drugih okrog planeta po orbiti, ki je v skladu z Newtonovim gravitacijskim zakonom oziroma s Keplerjevimi zakoni. Prstan je torej iz ogromne količine materiala vseh mer. Nekaj njegovih struktur je vezanih na gravitacijo Saturnovih lun, toda veliko od tega ostaja še nepojasnjeno.
Če opazujemo Saturnov sistem prstanov z Zemlje, ti prstani vedno izgledajo, kot da bi bili pravzaprav sestavljeni iz neštetih majhnih delov, vsak v neodvisni orbiti. Njihova velikost niha med nekaj centimetri pa tudi do nekaj kilometrov.
Čeprav so prstani za oko zelo očarljivi, so skorajda brez mase. So nenavadno tanki; čeprav v premeru merijo 250.000 kilometrov, ti v debelini ne presežejo 1,5 kilometra. Kljub temu, da izgledajo zelo ogromni in masivni, je v njih v bistvu zelo malo materiala. Če bi vse te delce (ledene kristale in prah), iz katerih so sestavljeni, združili v eno samo telo, bi dobili majhno kroglo oziroma majhen Saturnov satelit s premerom 600 kilometrov.
Saturnov najbolj oddaljen prstan F je komleksna struktura zgrajena iz nekaj manjših prstanov. Vidni so samo njihovi »vozli«, za katere znanstveniki pravijo, da naj bi bili iz skupine prstanovega materiala ali manjših satelitov.
Med nekaterimi Saturnovimi lunami in prstanovim sistemom prihaja do resonanc. Te lune, imenovane »shepered satellites« (Atlas, Prometheus, Pandora,...) so brez dvoma pomembne za ohranitev Saturnovih prstanov, saj se ti zaradi gravitacije lun ne morejo razpršiti. Gravitacijska sila tako drži ves ta material skupaj.
Mimas (najbližji satelit Saturnovi sferi) naj bi bila odgovorna za majhno količino materiala v Cassinijevi diviziji. Celoten sistem je zelo kompleksen in zaenkrat še slabo poznan.
Izvor Saturnovih prstanov in prstanov ostalih planetov je še neznan. Lahko bi imeli prstane že od samega začetka, vendar sistem ni stabilen in bi se mogel obnavljati, verjetno z razpadom kakšnega velikega satelita.
Saturnovi prstani so v primerjavi s prstani ostalih planetov najsvetlejši in najbolj zanimivi.

4. Saturnova zgradba

Kljub svoji majhni gostoti ima Saturn zelo podobno strukturo kot Jupiter. Zgrajen je večinoma z molekularnega vodika in helija. Saturn ima majhno kamnito jedro, bogato s kovinami (železom), nekaj pa je tudi silikatov in ledenih kristalov. Obdano je s sorazmerno manjšim plaščem kot Jupiter. Ta manjši kovinskovodikov plašč izdela 1000-krat močnejše magnetno polje kot naša Zemlja. Nad plaščem je atmosfera z molekularnim vodikom in helijem pokrita z oblaki (predvsem iz amoniaka), podobnimi tistim na Jupitru. Nad atmosfero pa se v ekvatorialni ravnini Saturna nahaja prstan, ki naredi ta planet enega najlepših in najzanimivejših planetov nasploh.

5. Saturnova magnetosfera in polarni sij

Magnetosfera okoli Saturna je bila odkrita z vesoljsko sondo Pioneer.
Saturnovo magnetno polje, ki so ga potrdili šele leta 1979, je 1000-krat močnejše od Zemljinega. Sega nekaj milijonov kilometrov v vesolje okoli planeta in tvori ogromen magnetični »mehurček« oziroma magnetosfero, ki ima obliko dveh kapljic. Pravilna velikost in oblika magnetosfere se spreminja glede na jakost Sončevega vetra, nanjo pa vpliva tudi Saturnov največji satelit Titan, saj se ta giblje blizu roba magnetosfere. Različno kot pri Zemlji, Jupitru in Soncu, v katerih sta magnetno in geografsko polje za 10 narazen, Saturnov magnetni in polarni pol skoraj sovpadata. Magnetne silnice se torej v bližini severnega in južnega pola zelo zgostijo.
Posledica medsebojnega vpliva med Saturnovim magnetnim poljem in Sončevim vetrom, ki obliva planet, je Saturnov polarni sij slika 10). Podobno se to dogaja tudi na Zemlji, kjer lahko občasno iz severnejših geografskih širin na nočnem nebu vidimo polarne sije. Za razliko od Zemljinih pa lahko Saturnove polarne sije vidimo le v ultravijolični svetlobi in jih zato s površja Zemlje ne moremo opazovati.

6. Saturnova orbita

V povprečju je Saturnova orbita 9-krat bolj oddaljena od Sonca kot orbita Zemlje. Z razdaljami nihajočimi med 1344 milijoni in 1503 milijoni kilometri od Sonca, Saturn potrebuje 29,46 zemeljskih let, da obkroži Sonce. Tako opazovalec z Zemlje vsakih 15 let gleda Saturnov prstan točno v smer njegove ravnine (ko je Saturn na nasprotnih straneh svoje orbite). Ko Saturn od teh dveh točk nadaljuje svojo pot okoli Sonca, se nam zdi, da prstan postaja vse večji in usmerjen proti nam. Saturnova orbita je v primerjavi z Zemljino nagnjena za 2,5 . >B>

7. Saturnovi sateliti

7. 1. Splošni podatki o satelitih

Saturn ima 18 uradno odkritih in poimenovanih satelitov. Je pa še nekaj takih, ki so za zdaj še nepotrjeni in krožijo okoli Saturna. Eden kroži v orbiti satelita Dione, drugi se nahaja med orbitama satelita Tethys in Dione, tretji pa se nahaja med Dione in Rhea. Ti nepotrjeni sateleti so bili odkriti v fotografijah, posnetih s sondo Voyager, vendar potrjeni samo z enega vidika. Pred kratkim pa je vesoljski teleskop Hubble odkril še štiri objekte, ki bi lahko bile Saturnove lune.
Samo Titan ima atmosfero. Večina satelitov ima sočasno rotacijo. Izjemi sta Hyperion, ki ima kaotično oziroma neurejeno orbito, in satelit Phoebe. Drugače ima Saturn običajen in urejen sistem satelitov. Sateliti imajo torej skoraj okrogle orbite in ležijo v ekvatorialni ravnini, razen Iapetus in Phoebe. Vsi imajo gostoto, ki je manjša od 2 g/cm 3. To kaže na to, da so zgrajeni 30-40% iz kamnitih, prašnih delcev in 60-70% iz vodnih kristalov. Večina Saturnovih satelitov izžareva oziroma odbija 60-90% prejete svetlobe. Izjeme so zadnji štirje, ki odbijajo nekoliko manj, satelit Phoebe samo 2% vse prejete svetlobe. Saturnova luna Enceladus, kljub temu, da je ena izmed najmanjših, je najsvetlejša, saj izžareva skoraj 100% vse prejete svetlobe.
Med tremi pari Saturnovih satelitov, Mimas-Tethys, Enceladus-Dione in Titan-Hyperion je prisotna gravitacijska interakcija, ki ohranja stabilno razmerje med njihovimi orbitami. Perioda Mimasove orbite je natanko za polovico periode lune Tethys, sledi, da sta v resonančnem razmerju 1:2. Enako velja tudi za Enceladus in Dione, Titanovo in Hyperionovo resonančno razmerje pa ustreza natanko 2:3.

7.2. Satelit Titan

Titan (slika 11) je Saturnov največji satelit in je bil odkrit leta 1665. Veljal je za največji satelit v našem sončnem sistemu, dokler ni sonda Voyager odkrila, da je ta malo manjši od Jupitrove največje lune Ganymede. Je tudi edini z atmosfero, ki je v glavnem iz molekularnega dušika (99%). Tlak na njegovi površini je približno od 1.5 do 2 bara, temperatura pa se giblje okoli -180 C. Njegovi rdeči oblaki so približno 200 km nad trdnim površjem.

8.3 Shepered satelites

Tako imenovani “Guardian or shepered satelites” so bili odkriti na obeh straneh Saturnovega prstana F. Notranji sateliti, ki se gibljejo hitreje kot zunanji, dajejo energijo posameznim delom prstana in jih tako odbijajo v višjo orbito. Zunanji pa upočasnjujejo delce v prstanu, ki tako izgubijo kinetično energijo in padajo v smeri planeta. Vsi ti sateliti so majhni, približno 200 km, vendar imajo zadostno gravitacijsko silo, s katero poskrbijo, da deli prstana ostanejo urejeni.

---

Naprej