Saturnus

Bentuk fisik

Saturnus memiliki bentuk yang diratakan di kutub dan dibengkakkan keluar disekitar khatulistiwa. Diameter khatulistiwa Saturnus sebesar 120.536 km (74.867 mil) di mana diameter dari Kutub Utara ke Kutub Selatan sebesar 108.728 km (67.535 mil), berbeda sebesar 9%. Bentuk yang diratakan ini disebabkan oleh rotasinya yang sangat cepat, merotasi setiap 10 jam 14 menit waktu Bumi. Saturnus adalah satu-satunya Planet di tata surya yang massa jenisnya lebih sedikit daripada air. Walaupun inti Saturnus memiliki massa jenis yang lebih besar daripada air, planet ini memiliki atmosfer yang mengandung gas, sehingga massa jenis relatif planet ini sebesar is 0.69 g/cm³ (lebih sedikit daripada air). Akibatnya, jika Saturnus diletakan di atas kolam yang penuh air, Saturnus akan mengapung.

Bagian luar

Bagian luar atmosfer Saturnus terbuat dari 96.7% hidrogen dan 3% helium, 0.2% metana dan 0.02% amonia. Pada atmosfer Saturnus juga terdapat sedikit kandungan asetilena, etana dan fosfin.

Awan

Awan Saturnus, seperti halnya planet Jupiter, berotasi dengan kecepatan yang berbeda-beda bergantung dari posisi lintangnya. Tidak seperti Jupiter, awan Saturnus lebih redup dan awan Saturnus lebih lebar di khatulistiwa. Awan terendah Saturnus dibuat oleh air es dan dengan ketebalan sekitar 10 kilometer. Temperatur Saturnus cukup rendah, dengan suhu 250 K (-10°F, -23°C). Awan di atasnya, memiliki ketebalan 50 kilometer, terbuat dari es amonium hidrogensulfida (simbol kimia: NH₄HS) dan di atas awan tersebut terdapat awan es amonia dengan ketebalan 80 kilometer. Bagian teratas dibuat dari gas hidrogen dan helium, di mana tebalnya sekitar 200 dan 270 kilometer. Aurora juga diketahui terbentuk di mesosfer Saturnus. Temperatur di awan bagian atas Saturnus sangat rendah, yaitu sebesar 98 K (-283 °F, -175 °C). Temperatur di awan bagian dalam Saturnus lebih besar daripada yang di luar karena panas yang diproduksi di bagian dalam Saturn. Angin Saturnus merupakan salah satu dari angin terkencang di Tata Surya, mencapai kecepatan 500 m/s (1.800 km/h, 1.118 mph), yang jauh lebih cepat daripada angin yang ada di Bumi.
Pada Atmosfer Saturnus juga terdapat awan berbentuk lonjong yang mirip dengan awan berbentuk lonjong yang lebih jelas yang ada di Jupiter. Titik lonjong ini adalah badai besar, mirip dengan angin taufan yang ada di Bumi. Pada tahun 1990, Teleskop Hubble mendeteksi awan putih didekat khatulistiwa Saturnus. Badai seperti tahun 1990 diketahui dengan nama Bintik Putih Raksasa, badai unik Saturnus yang hanya ada dalam waktu yang pendek dan muncul setiap 30 tahun waktu Bumi. Bintik Putih Raksasa juga ditemukan tahun 1876, 1903, 1933 dan tahun 1960. Jika siklus konstan ini berlanjut, diprediksi bahwa pada tahun 2020 bintik putih besar akan terbentuk kembali.
Pesawat angkasa Voyager 1 mendeteksi awan heksagonal didekat kutub utara Saturnus sekitar bujur 78° utara. Cassini-Huygens nantinya mengkonfirmasi hal ini tahun 2006. Tidak seperti kutub utara, kutub selatan tidak menunjukan bentuk awan heksagonal dan yang menarik, Cassini menemukan badai mirip dengan siklon tropis terkunci di kutub selatan dengan dinding mata yang jelas. Penemuan ini mendapat catatan karena tidak ada planet lain kecuali Bumi di tata surya yang memiliki dinding mata.

Inti Planet

Inti Planet Saturnus mirip dengan Jupiter. Planet ini memiliki inti planet di pusatnya dan sangat panas, temperaturnya mencapai 15.000 K (26.540 °F, 14.730 °C). Inti Planet Saturnus sangat panas dan inti planet ini meradiasi sekitar 21/₂ kali lebih panas daripada jumlah energi yang diterima Saturnus dari Matahari. Inti Planet Saturnus sama besarnya dengan Bumi, tetapi jumlah massa jenisnya lebih besar. Di atas inti Saturnus terdapat bagian yang lebih tipis yang merupakan hidrogen metalik, sekitar 30.000 km (18.600 mil). Di atas bagian tersebut terdapat daerah liquid hidrogen dan helium. Inti planet Saturnus berat, dengan massa sekitar 9 sampai 22 kali lebih dari massa inti Bumi.

Medan gaya

Saturnus memiliki medan gaya alami yang lebih lemah dari Jupiter. Medan gaya Saturnus unik karena porosnya simetrikal, tidak seperti planet lainnya. Saturnus menghasilkan gelombang radio, tetapi mereka terlalu lemah untuk dideteksi dari Bumi. Salah satu satelit Saturnus, Titan mengorbit di bagian luar medan gaya Saturnus dan memberikan keluar plasma terhadap daerah dari partikel dari atmosfer Titan yang yang diionisasi.

Rotasi dan orbit

Jarak antara Matahari dan Saturnus lebih dari 1,4 miliar km, sekitar 9 kali jarak antara Bumi dan Matahari. Perlu 29,46 tahun Bumi untuk Saturnus untuk mengorbit Matahari yang diketahui dengan nama periode orbit Saturnus. Saturnus memiliki periode rotasi selama 10 jam 40 menit 24 detik waktu Bumi. Namun, Saturnus tidak merotasi dalam rata-rata yang konstan. Periode rotasi Saturnus tergantung dengan kecepatan rotasi gelombang radio yang dikeluarkan oleh Saturnus. Pesawat angkasa Cassini-Huygens menemukan bahwa emisi radio melambat dan periode rotasi Saturnus meningkat. Tidak diketahui hal apa yang menyebabkan gelombang radio melambat.

Cincin Saturnus

Saturnus terkenal karena cincin di planetnya, yang menjadikannya sebagai salah satu objek dapat dilihat yang paling menakjubkan dalam sistem tata surya.

Sejarah

Cincin itu pertama kali dilihat oleh Galileo Galilei pada tahun 1610 dengan teleskopnya, tetapi dia tidak dapat memastikannya. Dia kemudian menulis kepada adipati Toscana bahwa, "Saturnus tidak sendirian, tetapi terdiri dari tiga yang hampir bersentuhan dan tidak bergerak. Cincin itu tersusun dalam garis sejajar dengan zodiak dan yang di tengah (Saturnus) adalah tiga kali besar yang lurus (penjuru cincin)". Dia juga mengira bahwa Saturnus memiliki "telinga". Pada tahun 1612 sudut cincin menghadap tepat pada bumi dan cincin tersebut akhirnya hilang dan kemudian pada tahun 1613 cincin itu muncul kembali, yang membuat Galileo bingung.
Persoalan cincin itu tidak dapat diselesaikan hingga 1655 oleh Christian Huygens, yang menggunakan teleskop yang lebih kuat daripada teleskop yang digunakan Galileo.
Pada tahun 1675 Giovanni Domenico Cassini menyatakan bahwa cincin Saturnus sebenarnya terdiri dari beberapa cincin yang lebih kecil dengan ruang antarcincin. Bagian terbesar dinamakan Divisi Cassini.
Pada tahun 1859, James Clerk Maxwell menunjukan bahwa cincin tersebut tidak padat, tetapi terbuat dari partikel-partikel kecil yang mengorbit Saturnus sendiri-sendiri. Jika tidak, cincin itu tidak akan stabil atau terpisah. James Keeler mempelajari cincin itu menggunakan spektrometer tahun 1895 yang membuktikan bahwa teori Maxwell benar.

Bentuk fisik cincin Saturnus

Cincin Saturnus tersebut dapat dilihat dengan menggunakan teleskop modern berkekuatan sederhana atau dengan teropong berkekuatan tinggi. Cincin ini menjulur 6.630 km hingga 120.700 km atas khatulistiwa Saturnus dan terdiri daripada bebatuan silikon dioksida, oksida besi dan partikel es dan batu. Terdapat dua teori mengenai asal cincin Saturnus. Teori pertama diusulkan oleh Édouard Roche pada abad ke-19, yang menyatakan bahwa cincin tersebut merupakan bekas satelit Saturnus yang orbitnya datang cukup dekat dengan Saturnus sehingga pecah akibat kekuatan pasang surut. Variasi teori ini adalah satelit tersebut pecah akibat hantaman dari komet atau asteroid. Teori kedua adalah cincin tersebut bukanlah dari satelit Saturnus, tetapi ditinggalkan dari nebula asal yang membentuk Saturnus. Teori ini tidak diterima masa kini disebabkan cincin Saturnus dianggap tidak stabil melewati periode selama jutaan tahun dan dengan itu dianggap baru terbentuk.
Sementara ruang terluas di cincin, seperti Divisi Cassini dan Divisi Encke, dapat dilihat dari Bumi, Voyagers mendapati cincin tersebut mempunyai struktur seni yang terdiri dari ribuan bagian kecil dan cincin kecil. Struktur ini dipercayai terbentuk akibat tarikan graviti satelit-satelit Saturnus melalui berbagai cara. Sebagian bagian dihasilkan akibat satelit kecil yang lewat seperti Pan dan banyak lagi bagian yang belum ditemukan, sementara sebagian cincin kecil ditahan oleh medan gravitas satelit penggembala kecil seperti Prometheus dan Pandora. Bagian lain terbentuk akibat resonansi antara periode orbit dari partikel di beberapa bagian dan bahwa satelit yang lebih besar yang terletak lebih jauh, pada Mimas terdapat divisi Cassini melalui cara ini, justru lebih berstruktur dalam cincin sebenarnya terdiri dari gelombang berputar yang dihasilkan oleh gangguan gravitas satelit secara berkala.

Jari-jari

Voyager menemukan suatu bentuk seperti ikan pari di cincin Saturnus yang disebut jari-jari. Jari-jari tersebut terlihat saat gelap ketika disinari sinar Matahari dan terlihat terang ketika ada dalam sisi yang tidak diterangi sinar Matahari. Diperkirakan bahwa jari-jari tersebut adalah debu yang sangat kecil sekali yang naik keatas cincin. Debu itu merotasi dalam waktu yang sama dengan magnetosfer planet tersebut dan diperkirakan bahwa debu itu memiliki koneksi dengan elektromagnetisme. Namun, alasan utama mengapa jari-jari itu ada masih tidak diketahui.
Cassini menemukan jari-jari tersebut 25 tahun kemudian. Jari-jari tersebut muncul dalam fenomena musiman, menghilang selama titik balik Matahari.

Satelit alami

Saturnus memiliki 59 satelit alami, 48 di antaranya memiliki nama. Banyak satelit Saturnus yang sangat kecil, di mana 33 dari 50 satelit memiliki diameter lebih kecil dari 10 kilometer dan 13 satelit lainnya memiliki diameter lebih kecil dari 50 km. 7 satelit lainnya cukup besar untuk, di mana satelit tersebut adalah Titan, Rhea, Iapetus, Dione, Tethys, Enceladus dan Mimas. Titan adalah satelit terbesar, lebih besar dari planet Merkurius dan satu-satunya satelit di atmosfer yang memiliki atmosfer yang tebal. Hyperion dan Phoebe adalah satelit terbesar lainnya, dengan diameter lebih besar dari 200 km.
Di Titan, satelit terbesar Saturnus, satelit Desember tahun 2004 dan satelit Januari tahun 2005 banyak foto Titan diambil oleh Cassini-Huygens. 1 bagian dari satelit ini, yaitu Huygens mendarat di Titan.

Zaman kuno dan observasi

Saturnus telah diketahui sejak zaman prasejarah. Pada zaman kuno, planet ini adalah planet terjauh dari 5 planet yang diketahui di tata surya (termasuk Bumi) dan merupakan karakter utama dalam berbagai mitologi. Pada mitologi Kekaisaran Romawi, Dewa Saturnus, di mana nama Planet ini diambil dari namanya, adalah dewa pertanian dan panen. Orang Romawi menganggap Saturnus sama dengan Dewa Yunani Kronos. Orang Yunani mengeramatkan planet terluar untuk Kronos, dan orang Romawi mengikutinya.
Pada astrologi Hindu, terdapat 9 planet di mana Tata Surya diketahui dengan nama Navagraha. Saturnus, salah satu dari mereka, diketahui dengan nama "Sani" atau "Shani," hakim dari semua Planet dan menentukan seluruhnya menurut kelakuan baik atau buruk yang mereka lakukan. Kebudayaan Tiongkok dan Jepang kuno menandakan Saturnus sebagai bintang Bumi (土星). Hal ini berdasarkan 5 elemen yang secara tradisional digunakan untuk mengklasifikasikan elemen alami. Orang Ibrani kuno menyebut Saturnus dengan nama "Shabbathai". Malaikatnya adalah Cassiel. Kepintarannya, atau jiwa bermanfaat, adalah Agiel (layga) dan jiwanya (jiwa gelap) adalah Zazel (lzaz). Orang Turki Ottoman dan orang Melayu menamainya "Zuhal", berasal dari bahasa Arab زحل.
Cincin Saturnus membutuhkan paling sedikit teleskop dengan diameter 75 mm untuk menemukannya dan cincin tersebut tidak diketahui sampai ditemukan oleh Galileo Galilei tahun 1610. Galileo sempat bingung dengan cincin Saturnus dan mengira bahwa Saturnus bertelinga. Christian Huygens menggunakan teleskop dengan perbesaran yang lebih besar dan ia menemukan bahwa cincin itu adalah cincin Saturnus. Huygens juga menemukan satelit dari Saturnus, Titan. Tidak lama, Giovanni Domenico Cassini menemukan 4 satelit lainnya, Iapetus, Rhea, Tethys dan Dione. Pada tahun 1675, Cassini juga menemukan celah yang disebut dengan divisi Cassini.
Tidak ada penemuan lebih lanjut sampai tahun 1789 ketika William Herschel menemukan 2 satelit lagi, Mimas dan Enceladus. satelit Hyperion, yang memiliki resonansi orbit dengan Titan, ditemukan tahun 1848 oleh tim dari Britania Raya.
Pada tahun 1899, William Henry Pickering menemukan satelit Phoebe. Selama abad ke-20, penelitian terhadap Titan mengakibatkan adanya konfirmasi pada tahun 1944 bahwa Titan memiliki atmosfer yang tebal, di mana Titan menjadi satelit yang unik di antara satelit di Tata Surya lainnya.

Pioneer 11

Saturnus dikunjungi oleh Pioneer 11 pada satelit September tahun 1979. Pioner 11 terbang 20.000 kilometer dari ujung awan Saturnus. Gambar Saturnus dan beberapa satelitnya dengan resolusi rendah didapat. Resolusi gambar tersebut tidak bagus untuk melihat fitur permukaan. Pesawat udara juga mempelajari cincin Saturnus, di antara penemuan-penemuan, terdapat penemuan cincin-F dan fakta bahwa celah gelap di cincin terang jika dilihat kearah Matahari, dalam kata lain, mereka bukan material kosong. Pioneer 11 juga mengukur temperatur Titan.

Voyager

Pada bulan November tahun 1980, Voyager 1 mengunjungi sistem Saturnus. Pesawat ini mengirim kembali gambar Planet, cincin dan satelitnya dalam resolusi besar. Fitur permukaan berbagai satelit dilihat pertama kali. Voyager 1 melakukan penerbangan dekat dengan Titan dan meningkatkan pengetahuan manusia atas Titan, selain itu, Voyager 1 juga membuktikan bahwa atmosfer Titan tidak dapat dilalui dalam panjang gelombang yang dapat dilihat, sehingga, tidak ada detail tentang permukaan Titan.
1 tahun kemudian, pada bulan Agustus tahun 1981, Voyager 2 melanjutkan penelitian sistem Saturnus. Lebih banyak foto satelit-satelit Saturnus jarak dekat yang didapat. Namun terjadi ketidakberuntungan, selama penerbangan, kamera satelit tersangkut untuk beberapa hari dan beberapa pengambilan gambar yang direncanakan hilang. Graviti Saturnus digunakan untuk mengarahkan lintasan pesawat angkasa tersebut menuju Uranus.
Satelit tersebut menemukan dan memperjelas beberapa satelit baru yang mengorbit di dekat cincin Saturnus. Mereka juga menemukan celah kecil Maxwell dan Keeler (celah seluas 42 km di cincin Saturnus).

Cassini

Pada tanggal 1 Juli 2004, pesawat angkasa Cassini–Huygens melakukan manuver SOI (Saturn Orbit Insertion) dan memasuki orbit sekitar Saturnus. Sebelum SOI, Cassini telah mempelajari sistem ini. Pada bulan Juni tahun 2004, Cassini telah melakukan penerbangan dekat ke Phoebe dan memberikan data dan gambar dengan resolusi besar.
Penerbangan Cassini ke satelit terbesar Titan telah menangkap gambar danau besar dan pantai serta beberapa pulau dan pegunungan. Cassini menyelesaikan 2 penerbangan Titan sebelum mengeluarkan satelit Huygens pada tanggal 25 Desember 2004. Huygens turun ke permukaan Titan pada tanggal 14 Januari 2005, mengirim data selama turun ke atmosfer dan pendaratan. Selama tahun 2005, Cassini melakukan beberapa penerbangan ke Titan dan satelit yang mengandung es. Penerbangan Cassini ke Titan yang terakhir dijadwalkan pada tanggal 19 Juli 2007.
Sejak awal tahun 2005, ilmuan telah meneliti tentang petir di Saturnus, yang ditemukan oleh Cassini. Kekuatan petir di Saturnus diperkirakan 1000 kali lebih besar daripada petir di Bumi. Para ilmuan percaya bahwa badai ini adalah badai terkuat yang pernah terlihat.
Pada tanggal 10 Maret 2006, NASA melaporkan bahwa, melalui gambar, satelit Cassini menemukan fakta-fakta tentang cairan air yang meletus di geiser di salah satu satelit Saturnus, Enceladus. Gambar tersebut juga menunjukan partikel air di cairan tersebut dipancarkan oleh pancaran es. Menurut Dr. Andrew Ingersoll dari Institut Teknologi California, "satelit lainnya di tata surya memiliki samudera cairan air yang ditutup oleh es. Apa yang berbeda disini adalah bahwa cairan air tidak akan lebih dari 10 meter dibawah permukaan."
Pada tanggal 20 September 2006, sebuah foto dari satelit Cassini menemukan cincin Saturnus yang belum ditemukan, di luar cincin utama Saturnus yang lebih bercahaya dan di dalam cincin G dan E. Cincin ini merupakan hasil dari tabrakan meteor dengan 2 satelit Saturnus.
Pada bulan Juli tahun 2006, Cassini melihat bukti pertama danau hidrokarbon didekat kutub utara Titan, yang dikonfirmasi pada bulan Januari tahun 2007. Pada bulan Maret tahun 2007, beberapa gambar didekat kutub utara Titan menemukan "lautan" hidrokarbon, yang terbesar di mana besarnya hampir sebesar Laut Kaspia.
Pada tahun 2006, satelit itu telah menemukan dan mengkonfirmasi 4 satelit baru. Misi utama satelit ini akan berakhir tahun 2008 ketika pesawat angkasa akan diperkirakan menyelesaikan 74 misi mengelilingi orbit disekitar planet. Namun satelit itu diperkirakan baru menyelesaikan setidak-tidaknya satu misi.

Penglihatan paling baik

Saturnus adalah planet terjauh dari lima planet yang paling mudah dilihat dengan mata telanjang dari Bumi, empat lainnya adalah Merkurius, Venus, Mars dan Jupiter. (Uranus dan kadang-kadang 4 Vesta terlihat dengan mata telanjang ketika langit gelap.) Saturnus muncul dalam penglihatan mata telanjang di langit malam sebagai titik cahaya terang dan berwarna kekuningan dengan magnitudo tampak biasanya antara +1 dan 0. Diperlukan waktu sekitar 29,5 tahun untuk planet ini untuk menyelesaikan seluruh rangkaian dari ekliptika terhadap latar belakang konstelasi zodiak. Kebanyakan orang akan membutuhkan bantuan optik (teropong yang sangat besar atau teleskop kecil) yang memperbesar setidaknya 30 kali untuk mendapatkan gambar cincin Saturnus, di mana terdapat resolusi yang jelas. Dua kali setiap tahun Saturnus (kira-kira setiap 15 tahun di Bumi), cincin menghilang sebentar dari pandangan, karena cara mereka miring dan karena mereka sangat tipis. "Hilangnya" cincin Saturnus berikutnya akan terjadi pada tahun 2025, tetapi Saturnus akan terlalu dekat dengan Matahari untuk memungkinkan pengamatan cincin.
Saturnus dan cincinnya terlihat terbaik ketika planet berada pada, atau dekat dengan, oposisi, konfigurasi planet ketika planet itu ada pada elongasi 180°, dan dengan demikian muncul berlawanan terhadap Matahari di langit. Sebuah oposisi Saturnus terjadi setiap tahun—kira-kira setiap 378 hari—dan hasilnya planet ini muncul paling terang. Namun, baik Bumi dan Saturnus mengorbit Matahari pada orbit eksentrik, yang berarti jarak mereka dari Matahari bervariasi dari waktu ke waktu, dan karena itu begitu pula jarak mereka satu sama lain, maka mengubah kecerahan Saturnus dari satu oposisi ke yang lain. Juga, Saturnus tampak lebih cerah ketika cincin miring sehingga mereka lebih terlihat. Misalnya, selama oposisi dari 17 Desember 2002, Saturnus muncul paling terang karena orientasi yang menguntungkan dari cincin relatif terhadap Bumi, meskipun Saturnus lebih dekat ke Bumi dan Matahari pada akhir 2003.
Juga, dari waktu ke waktu Saturnus diokultasi oleh Bulan (yaitu, Bulan menutupi Saturnus di langit). Seperti dengan semua planet di Tata Surya, okultasi Saturnus terjadi pada "musim-musim". Okultasi Saturnus akan berlangsung 12 kali atau lebih selama 12 bulan, diikuti oleh sekitar periode lima tahun di mana tidak ada aktivitas seperti itu yang terdaftar. Ahli astronomi Australia Hill dan Horner menjelaskan sifat musiman dari okultasi Saturnus:
Ini adalah hasil dari fakta bahwa orbit bulan mengelilingi Bumi miring ke orbit Bumi mengelilingi Matahari – dan pada sebagian besar waktu, bulan akan melewati di atas atau di bawah Saturnus di langit, dan tidak ada okultasi yang akan terjadi. Hanya ketika Saturnus terletak di dekat titik orbit bulan yang melintasi “bidang ekliptika” okultasi bisa terjadi – dan kemudian itu terjadi setiap kali bulan melewatinya, sampai Saturnus bergerak menjauh dari titik persimpangan.