Saturnus

Hari ini kita akan berbicara tentang planet Saturnus. Ini adalah planet ke-6 dari matahari dan yang terbesar kedua dari semuanya. Saturnus juga dikenal sebagai planet terindah karena menawarkan serangkaian cincin menakjubkan yang mengelilingi pusat planet. Meskipun bukan satu-satunya planet yang memiliki cincin, ia pasti memiliki pasangan terbesar. Ia memiliki 82 bulan, 53 yang dikonfirmasi dan 29 yang masih menunggu persetujuan resmi. Ini adalah planet terjauh yang dapat dilihat dengan mata telanjang manusia, dan dinamai menurut Dewa pertanian dan kekayaan Romawi. Dia adalah ayah dari Jupiter dan banyak saudara kandung Jupiter, yang terakhir telah dia telan utuh. Ini adalah ... cerita yang rumit untuk sedikitnya.

Saturnus adalah raksasa gas dan memiliki volume lebih besar dari 760 bumi, dan massa sekitar 95 bumi. Jari-jarinya 36.183,7, sekitar 9 kali lebih lebar dari bumi. Dari jarak rata-rata 886 juta mil, Saturnus berjarak 9,5 unit astronomi dari Matahari. Dari jarak tersebut, sinar matahari membutuhkan waktu 80 menit untuk menempuh perjalanan dari Matahari ke Saturnus. Saturnus membutuhkan waktu sekitar 29,4 tahun untuk menyelesaikan satu putaran mengelilingi matahari, namun ia berputar pada porosnya sendiri lebih cepat, sekali setiap 10,7 jam. Artinya, Saturnus memiliki hari terpendek kedua di tata surya, hanya kalah tipis dari Jupiter. Saturnus juga memiliki kemiringan sumbu yang layak sekitar 26,73, yang sangat mirip dengan bumi sehingga kedua planet mengalami musim dengan intensitas yang sama.

Mirip dengan Jupiter, planet ini juga mengalami migrasi sekitar 4 miliar tahun lalu. Para ilmuwan percaya bahwa Saturnus awalnya lebih dekat ke matahari daripada sekarang, tetapi kemudian menjauh dari matahari. Saat Jupiter juga menjauh dari matahari, gaya gabungan yang dihasilkan oleh gerakan kedua planet besar ini melemparkan Uranus dan Neptunus jauh lebih jauh dari matahari daripada aslinya.

Penelitian juga menunjukkan bahwa Saturnus mungkin sebenarnya melindungi bumi dari asteroid berbahaya, menjauhkannya dari planet kita. Gaya gravitasi Saturnus membantu membelokkan setiap asteroid yang lewat yang masuk dari awan Oort atau sabuk Kuiper, keduanya terletak di tepi tata surya kita. Dengan membelokkan asteroid ini, Saturnus mengubah jalurnya sehingga tidak lagi mengarah ke bumi dan berpotensi menimbulkan bencana. Jika Anda pernah mendengarkan episode di sabuk asteroid, Anda pasti tahu bahwa tabrakan asteroid bukanlah hal yang baik untuk planet kita.

Dilihat dari bumi, Saturnus memiliki kenampakan kuning-coklat kabur. Tetapi permukaan yang terlihat dari teleskop jauh lebih rumit, dengan kompleks lapisan awan yang dihiasi oleh banyak fitur berskala kecil, seperti bintik merah, coklat, dan putih, serta berbagai pita awan, pusaran, dan vortisitas, yang semuanya bervariasi. dalam waktu yang cukup singkat. Dengan cara ini Saturnus menyerupai Jupiter yang lebih hambar dan kurang aktif. Namun, pengecualian spektakuler untuk gerakan reguler ini terjadi pada tahun 1990, ketika sistem badai besar berwarna terang muncul di dekat khatulistiwa, dan kemudian meluas hingga melebihi 12.400 mil, dan akhirnya menyebar di sekitar khatulistiwa sebelum menghilang. Badai serupa dengan "Bintik Putih Besar" ini, yang disebut sebagai analogi dengan Bintik Merah Besar Jupiter, telah diamati pada interval sekitar 30 tahun sejak akhir abad ke-19. Ini dekat dengan periode orbit Saturnus selama 29,4 tahun, yang menunjukkan bahwa badai ini adalah fenomena musiman, meskipun para ilmuwan tidak yakin apa yang menyebabkan badai yang tiba-tiba dan dahsyat itu.

Atmosfer Saturnus sebagian besar terdiri dari molekul hidrogen dan helium. Kelimpahan relatif yang tepat dari kedua molekul tersebut tidak diketahui dengan baik, tetapi perkiraan terbaik adalah bahwa atmosfer planet ini terdiri dari 18 hingga 25 persen massa helium. Sisanya adalah molekul hidrogen dan sekitar 2 persen molekul lainnya, kemungkinan dikirim ke planet ini melalui tabrakan dan tumbukan. Diperkirakan juga bahwa helium di Saturnus berpusat di sekitar atmosfer terluar planet ini sedangkan atmosfer bagian dalam jauh lebih berat hidrogen.

Dari 2% molekul lain yang ada di permukaan Saturnus, sebagian besar adalah metana atau amonia. Sekali lagi, jumlah pastinya tidak diketahui, namun para ilmuwan tahu bahwa Saturnus memiliki 2 hingga 7 kali jumlah amonia dan metana yang dimiliki matahari, yang kemungkinan juga merupakan penyebab pewarnaan awan kekuningan Saturnus. Dek awan tertinggi sebenarnya dianggap terbuat dari kristal amonia. Hidrogen sulfida dan air juga diduga ada di atmosfer yang lebih dalam namun belum terdeteksi.

Konsekuensi dari kemiringan sumbu Saturnus yang besar adalah bahwa cincin-cincin itu menimbulkan bayangan gelap ke belahan bumi musim dingin, yang semakin mengurangi sinar matahari musim dingin yang redup. Gambar Cassini dari petak belahan bumi utara yang diterangi matahari selama musim dingin mengungkapkan atmosfer biru yang sangat jernih, yang mungkin merupakan konsekuensi dari penurunan produksi kabut fotokimia dalam bayang-bayang cincin. Kabut fotokimia pada dasarnya adalah istilah ilmiah untuk kabut asap.

Para astronom di bumi telah menganalisis pembiasan, atau dikenal sebagai pembengkokan cahaya bintang dan gelombang radio dari pesawat luar angkasa yang melewati atmosfer Saturnus untuk mendapatkan informasi suhu atmosfer. Tepat di tepi atmosfer planet, suhu rata-ratanya adalah -190 derajat Fahrenheit. Suhu terdingin planet sebenarnya terjadi sedikit lebih dalam karena beberapa alasan, di dalam stratosfernya. Suhu terendah yang tercatat di wilayah ini adalah -312 derajat Fahrenheit. Kemudian, saat Anda turun lebih dalam ke planet ini, suhu mulai naik. Pada saat Anda mencapai troposfer, suhunya sekitar -217 derajat Fahrenheit. Suhu kemudian terus menurun semakin jauh semakin dalam Anda pergi dan semakin dekat Anda dengan pusat Saturnus,

Seperti planet raksasa lainnya, Saturnus memiliki sirkulasi atmosfer yang didominasi oleh aliran timur ke barat. Ini memanifestasikan dirinya sebagai pola pita awan yang lebih terang dan lebih gelap yang mirip dengan Jupiter, meskipun pita Saturnus berwarna lebih halus dan lebih lebar di dekat ekuator.

Karena Saturnus adalah planet gas, ia tidak memiliki permukaan padat. Ini berarti anginnya harus diukur relatif terhadap kerangka acuan lain. Seperti Jupiter, angin diukur sehubungan dengan rotasi medan magnet Saturnus. Dalam bingkai ini, hampir semua aliran atmosfer Saturnus mengarah ke timur, yang searah dengan rotasi. Daerah dekat khatulistiwa menunjukkan aliran aktif ke arah timur, dengan kecepatan maksimum mendekati 470 meter per detik, tetapi terkadang memiliki periode yang lebih lambat di mana kecepatannya mendekati 270 meter per detik. Fitur ini serupa dengan yang ada di Jupiter tetapi meluas dua kali lebih lebar di garis lintang dan bergerak empat kali lebih cepat. Sebaliknya, angin tertinggi di Bumi terjadi dalam siklon tropis, di mana dalam kasus ekstrim kecepatan berkelanjutan dapat melebihi 67 meter per detik,

Aliran zona sangat simetris di sekitar ekuator Saturnus. Itu berarti bahwa setiap arus pada garis lintang utara tertentu biasanya memiliki pasangan pada garis lintang selatan yang serupa. Aliran ke arah timur yang kuat terlihat di 46° LU dan S dan sekitar 60° Utara dan Selatan. Arus ke arah barat, yang sebenarnya hampir stasioner dalam kerangka acuan medan magnet, terlihat di 40°, 55°, dan 70° Utara dan Selatan. Sejauh pengamatan kami dapat memberi tahu kami, aliran ini konstan dan teratur dan tampaknya tidak menghilang seperti beberapa aliran lainnya.

Pusaran siklon seperti badai yang kuat ditemukan sedikit di luar pusat kutub utara dan selatan Saturnus. Mata hangat pusaran di kutub selatan memiliki diameter 1.200 mil dan dikelilingi oleh awan yang menjulang 30 hingga 40 mil di atas awan kutub. Siklon tropis di belahan bumi selatan juga memiliki mata pusat yang hangat, mengalir searah jarum jam, dan dikelilingi oleh awan tinggi, tetapi semuanya dalam skala yang jauh lebih kecil. Fitur aneh dari siklon di dekat kutub utara adalah bahwa ia bergerak dalam pola heksagonal di sekitar kutub. Fitur awan diamati bergerak di sekitar segi enam berlawanan arah jarum jam dengan kecepatan sekitar 100 meter per detik, yang berarti sekitar 220 mil per jam. Pola sudut serupa telah diamati dalam ember berisi cairan yang berputar dan mungkin muncul dari interaksi gelombang.

Beragam fitur skala kecil juga telah diamati di atmosfer. Yang paling mencolok adalah sekitar dua lusin pembukaan awan berukuran serupa yang berjarak hampir seragam melintasi 100° bujur dekat garis lintang 33,5° Utara, masing-masing berjarak sekitar 930 mil. Dalam gambar inframerah emisi termal Saturnus, pembukaan ini tampak sebagai "untaian mutiara" cerah yang membentang di seluruh planet.

Di belahan bumi selatan, pancaran radio gelombang pendek dari badai petir, ratusan kali lebih kuat daripada di Bumi dan berlangsung berminggu-minggu hingga berbulan-bulan, sering terdeteksi oleh satelit yang mengorbit planet ini pada garis lintang 35° Selatan. Pusat badai petir ini diasosiasikan dengan fitur awan tebal berwarna terang yang tampaknya dihasilkan oleh gerakan konvektif yang kuat. Garis lintang dari awan yang terbuka dan badai petir adalah zona angin barat yang cepat, bergerak berlawanan dengan sebagian besar aliran zona lainnya di planet ini, menunjukkan bahwa aliran angin yang berlawanan ini dapat menyebabkan beberapa reaksi aneh yang karenanya menciptakan ciri-ciri ini.

Saturnus sendiri secara keseluruhan sebenarnya memiliki kepadatan yang sangat rendah. Nyatanya, jika Anda entah bagaimana bisa memasukkan planet ini ke dalam bak mandi raksasa berisi air tua biasa, Saturnus akan mengapung di atasnya! Informasi tentang interior planet diperoleh dari mempelajari medan gravitasinya yang tidak berbentuk bola simetris. Rotasi yang cepat dan densitas rata-rata yang rendah menyebabkan distorsi bentuk fisik planet juga mendistorsi bentuk medan gravitasinya. Bentuk medan dapat diukur dengan tepat dari pengaruhnya terhadap gerak pesawat ruang angkasa di sekitarnya dan pada bentuk beberapa komponen cincin Saturnus. Analisis distorsi ini memberi tahu kita bahwa wilayah interior Saturnus hanya terbuat dari sekitar 50% hidrogen menurut beratnya dan sisanya dari wilayah ini pasti terbuat dari bahan yang lebih berat. Apa sebenarnya bahan ini, ilmuwan tidak yakin. Namun, karena tekanan kuat di pusat Saturnus, para ilmuwan mengetahui bahwa setiap hidrogen yang ada pada level ini harus dalam bentuk cairan metalik, seperti litium. Dan di tengah-tengah planet, alias intinya, terdapat bola berbatu dan sedingin es dengan total sekitar 15–18 massa bumi. Rotasi hidrogen metalik di sekitar inti padat ini membentuk arus listrik yang menggerakkan medan magnet Saturnus.

Medan magnet Saturnus menyerupai magnet batang sederhana, sumbu utara-selatannya sejajar dalam 1° sumbu rotasi Saturnus dengan pusat dipol magnet di pusat planet. Polaritas medan, seperti milik Jupiter, berlawanan dengan medan Bumi saat ini. Ini berarti bahwa jika Anda mengambil kompas Bumi ke Saturnus, itu sebenarnya akan mengarah ke Selatan, bukan Utara. Medan magnet Saturnus tidak sekuat Jupiter, tetapi sekitar 578 kali lebih kuat dari medan magnet Bumi.

Saturn’s magnetosphere is the teardrop-shaped region of space around the planet where the behavior of charged particles, which mostly come from solar wind, is dominated by the planet’s magnetic field. The rounded side of the teardrop extends sunward, forming a boundary, officially known as the magnetopause, with the outflowing solar wind at a distance of about 750,000 miles from the center of the planet but with substantial fluctuation due to variations in the pressure from the solar wind. On the opposite side of Saturn, the magnetosphere is drawn out into an immense magnetotail that extends to great distances.

Magnetosfer bagian dalam Saturnus, seperti magnetosfer Bumi dan Jupiter, menjebak populasi stabil partikel bermuatan energi tinggi yang bergerak dalam jalur spiral di sepanjang garis medan magnet planet. Ketika partikel-partikel ini kemudian berputar ke atmosfer planet, mereka menciptakan aurora, yang merupakan tampilan cahaya yang luar biasa, seperti Cahaya Utara di bumi. Namun, untuk beberapa alasan, terdapat "lubang" dalam populasi partikel ini di sepanjang beberapa garis medan yang bersinggungan dengan cincin besar planet atau orbit bulan yang terletak di dalam magnetosfer.

Bulan Saturnus, Titan dan Hyperion, mengorbit pada jarak yang mendekati dimensi minimum magnetosfer, dan terkadang melintasi magnetopause dan bergerak ke luar magnetosfer Saturnus. Partikel bermuatan energik yang terperangkap di magnetosfer luar Saturnus bertabrakan dengan atom netral di atmosfer atas Titan dan memberi mereka energi, menyebabkan erosi atmosfer Saturnus. Namun, erosi ini agak minim dan seharusnya tidak mempengaruhi struktur planet secara signifikan.

Sekarang ke fitur Saturnus yang paling penting: cincinnya. Galileo Galilei adalah orang pertama yang melihat cincin Saturnus pada tahun 1610, meskipun dari teleskopnya cincin itu lebih terlihat seperti gagang atau lengan. Empat puluh lima tahun kemudian, pada 1655, astronom Belanda Christiaan Huygens, yang memiliki teleskop yang lebih kuat, kemudian mengusulkan bahwa Saturnus memiliki cincin datar yang tipis. Pada tahun 1675, penemuan celah besar oleh astronom Prancis kelahiran Italia Gian Domenico Cassini — sekarang dikenal sebagai divisi Cassini — di dalam piringan menimbulkan keraguan atas kemungkinan adanya cincin padat, dan ahli matematika dan ilmuwan Prancis Pierre-Simon Laplace menerbitkan sebuah teori pada tahun 1789 bahwa cincin itu terdiri dari banyak komponen yang lebih kecil. Pada tahun 1857 fisikawan Skotlandia James Clerk Maxwell mendemonstrasikan secara matematis bahwa cincin dapat stabil hanya jika terdiri dari sejumlah besar partikel kecil,

Setelah berabad-abad mempelajari cincin-cincin ini, sekarang diketahui bahwa Saturnus sebenarnya memiliki banyak cincin yang terbuat dari miliaran partikel es dan batu, mulai dari ukuran sebutir gula hingga sebesar rumah. Namun, meskipun cincin ini sangat lebar, mereka juga sangat tipis. Cincin utama memiliki diameter 170.000 mil, namun ketebalannya tidak melebihi 330 kaki. Seluruh sistem cincin terbentang hampir 16.000.000 mil ketika cincin luar yang redup disertakan.

Seperti cincin planet raksasa lainnya, cincin utama Saturnus berada dalam batas Roche klasik. Jarak ini, yang untuk kasus ideal adalah 2,44 jari-jari Saturnus, alias 91.300 mil, mewakili jarak terdekat di mana bulan yang cukup besar dapat mendekati pusat planet induknya yang lebih masif sebelum terkoyak secara brutal oleh gaya pasang surut. Ingatlah bahwa batas ini hanya berlaku untuk benda-benda yang disatukan oleh gaya tarik gravitasi, jadi batas Roche tidak benar-benar berlaku untuk benda yang relatif kecil di mana kohesi molekuler lebih penting daripada gaya pasang surut yang mencoba mengakhirinya.

Seperti disebutkan sebelumnya, partikel yang membentuk cincin Saturnus memiliki berbagai ukuran. Tetapi partikel-partikel ini sebenarnya tidak terlihat dengan sendirinya, bahkan yang berukuran mendekati rumah! Sebaliknya, para ilmuwan menyimpulkan ukurannya dari efeknya pada hamburan cahaya dan sinyal radio. Distribusi ini konsisten dengan hasil yang diharapkan dari tumbukan berulang dan pecahnya objek yang awalnya lebih besar. Objek yang awalnya lebih besar ini dianggap sebagai puing-puing yang tersisa dari komet, asteroid, atau bulan yang hancur.

Jari-jari misterius telah terlihat di cincin Saturnus, yang tampaknya terbentuk dan menyebar hanya dalam beberapa jam. Para ilmuwan percaya jari-jari ini kemungkinan besar adalah awan kecil dari partikel-partikel kecil yang memperoleh muatan listrik dan kemudian berinteraksi dengan medan magnet Saturnus, yang mendorong partikel-partikel ini menjauh dari planet dalam gerakan jari-jari berbentuk baji. Jari-jari ini mungkin juga bersifat musiman karena sejauh ini hanya diamati di dekat ekuinoks Saturnus.

Badan yang lebih besar yang dijuluki bulan cincin, dengan diameter beberapa mil, mungkin ada yang tertanam di dalam cincin utama, tetapi hanya beberapa bulan seperti itu yang telah terdeteksi. Ada bukti bahwa bulan "tumpukan puing" sementara terus-menerus diciptakan dan kemudian dihancurkan oleh efek persaingan gravitasi, tabrakan, dan kecepatan orbit yang bervariasi di dalam cincin padat.

Karena cincin tersebut memiliki massa yang sangat rendah, kemungkinan besar mereka masih sangat muda, antara 10 dan 100 juta tahun. Dengan demikian dapat dibayangkan bahwa cincin utama dihasilkan oleh pecahnya komet yang sangat besar, atau mungkin oleh kehancuran bulan besar di dekatnya. Sistem cincin utama terdiri dari tiga cincin utama yang luas — diberi nama C, B, dan A dalam urutan peningkatan jarak dari Saturnus.

Struktur cincin secara luas dijelaskan oleh kedalaman optiknya sebagai fungsi jarak dari Saturnus. Kedalaman optik adalah ukuran jumlah radiasi elektromagnetik yang diserap saat melewati media seperti awan, atmosfer planet, atau wilayah partikel di ruang angkasa. Dengan demikian berfungsi sebagai indikator kerapatan rata-rata medium. Media yang sepenuhnya transparan memiliki kedalaman optik 0; ketika kerapatan media meningkat, demikian juga nilai numeriknya.

Cincin B adalah cincin yang paling terang, paling tebal, dan paling lebar. Ini memanjang dari 1,52 hingga 1,95 jari-jari Saturnus dan memiliki kedalaman optik antara 0,4 dan 2,5. Nilai-nilai ini adalah kisaran karena bervariasi tergantung pada seberapa jauh sebenarnya cincin itu dari Saturnus karena jarak dari planet ke cincin tidak seragam di seluruh jalan. Itu dipisahkan secara visual dari cincin utama luar, cincin A, oleh divisi Cassini, celah paling menonjol di cincin utama. Terletak antara 1,95 dan 2,02 jari-jari Saturnus, adalah divisi Cassini.

Kesenjangan ini disebabkan oleh tarikan salah satu bulan Saturnus yang disebut Mimas. Bulan ini memiliki resonansi 2:1 dengan sistem cincin, yang berarti sebuah partikel cincin di divisi Cassini akan mengelilingi Saturnus dua kali setiap kali Mimas berputar satu kali. Apa yang terjadi adalah jika sebuah partikel cincin berada di divisi Cassini, ia akan ditarik oleh gravitasi Mimas di tempat yang sama di orbitnya setiap kali Mimas lewat. Seiring waktu, "tarikan" gravitasi kecil bertambah, sama seperti mendorong seseorang di ayunan berulang-ulang membuat ayunan semakin tinggi. Tarikan gravitasi oleh Mimas pada akhirnya akan menarik partikel cincin keluar dari divisi Cassini — dan itulah mengapa ada celah di sana, tanpa partikel cincin di dalamnya.

Divisi Cassini memperlihatkan variasi rumit dalam kedalaman optik, dengan nilai rata-rata 0,1. Cincin A memanjang dari 2,02 hingga 2,27 jari-jari Saturnus dan memiliki kedalaman optik 0,4 hingga 1,0. Bagian dalam cincin B terletak cincin utama ketiga, cincin C, kadang-kadang dikenal sebagai cincin krep, meski sama sekali tidak mirip dengan crepes makanan. Itu berada di 1,23 hingga 1,52 jari-jari Saturnus, dengan kedalaman optik mendekati 0,1. Bagian dalam cincin C pada radius 1,11 hingga 1,23 Saturnus terdapat cincin D yang sangat renggang, yang tidak memiliki efek terukur pada cahaya bintang atau gelombang radio yang melewatinya dan hanya terlihat dalam cahaya pantulan.

Di luar cincin A terletak cincin F sempit pada jari-jari 2,33 Saturnus. Cincin F adalah struktur rumit yang mungkin berupa spiral partikel yang berliku rapat. Di luar cincin F adalah cincin G yang merupakan piringan partikel yang sangat tipis, di luarnya ada cincin partikel yang lebih tipis dan lebih ringan. Struktur ini tidak terlihat oleh mata manusia dan hanya terdeteksi oleh wahana antariksa yang merasakan perbedaan kepadatan saat mendekati Saturnus.

Tapi itu belum semuanya. Membentang dari 128 hingga 207 jari-jari Saturnus, jauh melampaui cincin-cincin lainnya, adalah cincin debu terluar yang luas dan renggang yang ditumpahkan akibat tumbukan di bulan Phoebe. Ini adalah cincin planet terbesar di tata surya; namun, ia memiliki kedalaman optik yang sangat kecil yaitu 0,8 nol lagi diikuti oleh dua. Cincin ini tidak benar-benar memengaruhi Saturnus, tetapi memengaruhi Phoebe sendiri, sedikit mengubah komposisi eksosfer menjadi lebih padat dan berat partikel dari biasanya. Bulan-bulan lain juga telah membuat cakram serupa yang memiliki pengaruh serupa pada bulan-bulan itu sendiri.

Bulan-bulan Saturnus memiliki banyak fitur menarik yang berbeda, namun saya rasa saya akan terus membicarakannya untuk episode minggu depan. Sebagai ringkasan singkat, hari ini saya berbicara tentang Saturnus, terutama berfokus pada atmosfer dan sistem cincinnya yang rumit.