Astronomie

Was ist das Besondere an Saturn, dass er markante Ringe hat?

Was ist das Besondere an Saturn, dass er markante Ringe hat?

Dies kann sich mit anderen Fragen überschneiden, aber ich frage, was an Saturn in Bezug auf Position, Eigenschaften usw. einzigartig ist, da es weitaus ausgeprägtere Ringe hat? Es liegt zwischen Jupiter und Uranus und Neptun in Größe und Position. Was ist also besonders? Gibt es eine Goldlöckchen-Zone der Ringbildung? Oder ist es nur ein Unfall der Geschichte?


Saturnringe sind einzigartig, da viele der Ringkompositionen neues und recyceltes Material enthalten. Ein Großteil der Einzigartigkeit wird durch die Saturnmonde ergänzt, die eine entscheidende Rolle bei der Formgebung und dem Recycling der Ringmaterialien spielen.

Ein großartiges Beispiel ist der Mond Enceladus, der maßgeblich zum E-Ring beiträgt. Eisiges Material wird von Enceladus ausgestoßen, ein Prozess, der Kryovulkanismus genannt wird (Spucken von eisigen Materialien anstelle von Silikatgestein); Aufgrund des fehlenden atmosphärischen Drucks und der geringen Oberflächengravitation hält Enceladus das ausgestoßene Material nicht zurück, sondern führt Material in den E-Ring ein. Das von Cassini entdeckte Material besteht aus einfachen Kohlenwasserstoffen wie Methan, Propan, Acetylen und Formaldehyd.

Ein wesentlicher Faktor für die einzigartige Formgebung der Ringe und einen Großteil ihrer Bahnstabilität stammt auch von den Monden. Ein weiteres bekanntes Beispiel ist die Cassini-Division und ein Prozess namens Orbitalresonanz. Im Wesentlichen umkreist der Mond Mimas einmal pro zwei Umlaufbahnen für Material innerhalb der Cassini-Division. Als Ergebnis dieser Orbitalresonanz erhält das Material eine Ansammlung von radialem Impuls, der Effekt einer solchen Ansammlung erzwingt ein Tauziehen mit den Partikeln. Mimas zieht das Material an und zieht es in den A-Ring, wenn die Geschwindigkeit des Materials zunimmt, was zur Teilung führt.

Auch andere Monde haben diesen Effekt dokumentiert, wie die Monde Pan und Daphnis im A-Ring. Es wird jedoch angenommen, dass der Effekt dieser kleineren Monde nur eine Teilung von etwa 10 km Breite erzeugt. Stabilität kann vom F-Ring mit den Monden Pandora und Prometheus übertrieben werden. Diese Monde verdrehen das Material zu einem spiralförmigen Wirbel, wie ein horizontaler Tornado, der den Planeten umkreist. Stabilitätsprozesse ergeben sich aus Mondringlets, wie dem Titan Ringlet. Titan hat eine Orbitalresonanz mit dem Material im C-Ring und liefert mit der Colombo-Lücke einen radialen Impuls. Die Lücke ist eher elliptisch als kreisförmig (genau wie Titan) und das Material wird im gleichen Muster von Titan angezogen, in einem als apsidal bezeichneten Prozess Präzession. Dies erzeugt eine Kompression und Expansion der Ringe, die ihnen Stabilität verleihen, während sie aufgrund der Orbitalresonanz Geschwindigkeit akkumulieren.

Verzerrungen der Monde auf einer unabhängigen Neigung zu den Ringen, wenn sie sich den Ringen nähern, ziehen auch Material aus den Ringen und verteilen es im Chaos, zusätzlich recyceln Material.

Jeder Ringel hat eine individuelle Geschichte über die Kräfte, die diesen Ring einzigartig machen, bestehend aus den Bahnparametern der Monde und der einzigartigen Positionierung der Kräfte um sie herum. Zusammen mit Material, das auf einzigartige Weise recycelt wird, die bei anderen Planetenringsystemen nicht ersichtlich ist.

Die Einzigartigkeit ergibt sich aus diesen Faktoren.


Saturns Ringe sind schön, aber sie werden nicht halten

Die Chancen stehen gut, dass Sie Saturn ohne sein charakteristisches dickes Ringband nicht erkennen würden. Aber wenn Sie 300 Millionen Jahre in die Zukunft reisen könnten, müssten Sie dies tun, denn bis dahin sind diese Ringe wahrscheinlich verschwunden – und sie könnten noch schneller verschwinden.

Das ist das Ergebnis einer neuen Untersuchung eines Phänomens namens "Ringregen", das Wasser aus den Saturnringen und in die mittleren Breiten des Planeten zieht. In Kombination mit früheren Forschungen in diesem Jahr, bei denen Cassini-Daten verwendet wurden, um eine andere Art von Zufluss von den Ringen auf den Planeten zu untersuchen, bedeutet dieser Fund, dass die atemberaubenden Strukturen in nur 100 Millionen Jahren verschwunden sein könnten.

„Wir haben das Glück, das Ringsystem des Saturn zu sehen, das sich in der Mitte seines Lebens zu befinden scheint“, sagte Hauptautor James O'Donoghue, ein Weltraumphysiker am Goddard Space Flight Center der NASA, in einer Erklärung. "Wenn Ringe jedoch vorübergehend sind, haben wir vielleicht nur die riesigen Ringsysteme von Jupiter, Uranus und Neptun verpasst, die heute nur noch dünne Ringellocken haben!" [Saturns glorreiche Ringe in Bildern]

Die neue Forschung stützt sich auf bodengestützte Beobachtungen, die 2011 über mehrere Stunden von Hawaii aus einer speziellen Form von Wasserstoff gemacht wurden, die im Infrarotlicht leuchtet. Diese spezielle Form von Wasserstoff macht den "Ringregen" aus, ein Phänomen, an dem Wissenschaftler seit Jahrzehnten arbeiten.

Und die Ergebnisse waren klar: Wenn die schiere Menge an Ringregen, die die Wissenschaftler während dieser wenigen Stunden entdeckten, typisch für die Wettervorhersage von Saturn ist, würde dieser Regen eine riesige Menge der eisigen Ringe zwischen 925 und 6.000 Pfund auffressen. (420 bis 2.800 Kilogramm) pro Sekunde. Diese Rate, kombiniert mit der aktuellen Masse der Saturnringe, ermöglicht es Wissenschaftlern, die Lebenserwartung von 300 Millionen Jahren zu berechnen, obwohl die große Spannweite der Einfallsrechnung bedeutet, dass die Lebensdauer der Ringe ziemlich unsicher ist.

Das Schicksal der Ringe sieht noch düsterer aus, wenn man bedenkt, dass Anfang des Jahres mit Cassini-Daten veröffentlichte Forschungen eine andere, noch umfangreichere Art des Einfalls von Saturns Ringen untersuchten, die auf den Planeten absinken. O'Donoghue und seine Co-Autoren haben diesen Einbruch nicht in die Schätzungen in ihrer Arbeit aufgenommen, aber in einer begleitenden Erklärung vorgeschlagen, dass die beiden Phänomene zusammen in mehr als 100 Millionen Jahren durch die Ringe kriechen könnten.

Die Forschung wird in einem gestern (17. Dezember) in der Zeitschrift Icarus veröffentlichten Artikel beschrieben.


Saturn verliert schnell seine Ringe, hier ist der Grund?

Das Universum jenseits unseres Planeten bietet eine Menge atemberaubender Sehenswürdigkeiten, aber einer der schönsten ist der Saturn und seine Ringe. Leider haben Wissenschaftler schlechte Nachrichten für Astronomie-Fans, da diese Ringe anscheinend nicht ewig halten werden. Vor fast vierzig Jahren besuchten die Missionen Voyager 1 und 2 das Saturn-System und machten einige atemberaubende, hochauflösende Bilder der Atmosphäre des Planeten und hoben seine vielen Monde und sein ikonisches Ringsystem hervor. Darüber hinaus zeigte die Sonde auch, dass Saturn langsam seine Ringe verlor und sie in etwa 100 Millionen Jahren verschwinden würden.

Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/G. Ugarkovic.

Die Studie, die kürzlich in der Zeitschrift Icarus erschienen ist, wurde von James O'Donoghue vom Goddard Space Flight Center der NASA geleitet und umfasste Mitglieder des NASA Jet Propulsion Laboratory, des Center for Space Physics, der Space Research Corporation, der University of Leicester und University College London.

Vor kurzem besuchte der Cassini-Orbiter das Saturn-System und verbrachte über 12 Jahre damit, den Planeten, seine Monde und sein Ringsystem zu studieren, und zeigte, dass Saturn seine Ringe mit der von den Voyager-Missionen vorhergesagten maximalen Rate verliert.

Neue Beobachtungen des Keck-Teleskops auf Hawaii sagen uns außerdem, dass jede Sekunde etwa 1.814 kg Eistropfen auf die Oberfläche des Saturn fallen, genug, um ein olympisches Schwimmbecken in 30 Minuten zu füllen. Und wenn der Ringregen bei dieser Geschwindigkeit bleibt, wird Saturn laut NASA in etwa 100 bis 300 Millionen Jahren seine inneren Ringe verlieren.

Die Ringe des Saturn, das umfangreichste Ringsystem aller Planeten im Sonnensystem, wurden 1610 von Galileo Galilei entdeckt.

Nach den Daten der Voyager-Sonden in den Jahren 1980 und 1981 werden eisige Teilchen aus den Saturnringen von der Schwerkraft des Planeten angezogen, nachdem sie dem Magnetfeld des Saturn ausgesetzt waren, das sie in einen staubigen „Ringregen“ in der oberen Atmosphäre des Saturn verwandelt. Die Cassini-Flotte ging dorthin, wo sich noch keine Raumsonde getraut hat und war nicht einmal dafür ausgelegt, in dieser Umgebung zu fliegen, und untersuchte den Verlust von Saturns Ringmaterial als Teil ihres Grande Finales, bei dem die Raumsonde ihren verbleibenden Treibstoff für 22 Umlaufbahnen zwischen Saturn und verbrauchte seine Ringe.

“Wir haben das Glück, das Ringsystem von Saturn zu sehen, das sich in der Mitte seiner Lebensdauer befindet,”, sagt James O’Donoghue vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland.

1986 veröffentlichte Jack Connerney, ein Forscher des Goddard Space Center der NASA und Mitautor der jüngsten Studie, eine Forschungsarbeit und schlug vor, dass elektrisch geladene Eispartikel aus den Saturnringen unsichtbare Magnetfeldlinien entlang flossen und sich als Wasser in Saturns oberem . ablagerten Atmosphäre. Laut Connerney wurden diese Teilchen entweder durch UV-Strahlung der Sonne oder durch von Mikrometeoroiden verursachte Plasmawolken elektrisch aufgeladen und beschossen so die Ringe. Das Team entdeckte auch ein leuchtendes Band auf einem höheren Breitengrad auf der Südhalbkugel, wo sich das Magnetfeld des Saturns mit der Umlaufbahn von Enceladus schneidet.

Diese Teilchen wurden laut Connerney entweder durch die UV-Strahlung der Sonne oder durch Plasmawolken, die von Mikrometeoroiden verursacht wurden, die die Ringe beschossen, elektrisch aufgeladen. Sobald dies geschieht, würden die Teilchen die Anziehungskraft des Saturn-Magnetfelds spüren und von der Schwerkraft des Saturn entlang Feldlinien angezogen werden, die sie in der oberen Atmosphäre ablagern würden.

Diese Eispartikel würden dann verdampfen und chemisch mit der Ionosphäre des Saturns interagieren, was dazu führen würde, dass der Dunst in der Stratosphäre weggespült wird. Diese Bereiche würden im reflektierten Licht dunkler erscheinen, wodurch das Aussehen dunkler Bänder in der Saturnatmosphäre entsteht. Ein weiteres Ergebnis wäre eine verlängerte Lebensdauer der elektrisch geladenen Teilchen, die als H3+-Ionen bekannt sind (die aus drei Protonen und zwei Wahlen bestehen).

Durch das Vorhandensein dieser Ionen konnten O’Donoghue und sein Team Connerneys Theorie bestätigen. Mit dem Keck-Teleskop konnte das Team diese Ionen auf der Nord- und Südhalbkugel des Saturn beobachten, da sie im Infrarotspektrum leuchten (was passiert, wenn sie mit Sonnenlicht interagieren). Diese Bänder wurden an Stellen beobachtet, an denen die magnetischen Feldlinien, die die Ringebene schneiden, in den Planeten eintreten.

Dann analysierten sie das Licht, um die Regenmenge zu bestimmen, die mit der Ionosphäre des Saturns interagiert, was anzeigen würde, wie viel Eispartikel aus den Saturnringen gezogen wurden. Sie fanden heraus, dass es mit den hohen Werten übereinstimmte, die Connerney und seine Kollegen in ihrer Studie von 1986 herstellten.

Das Team entdeckte auch ein leuchtendes Band auf einem höheren Breitengrad auf der Südhalbkugel, wo sich das Magnetfeld des Saturns mit der Umlaufbahn von Enceladus schneidet. Astronomen wissen seit einiger Zeit, dass die Geysire, die periodisch aus der südlichen Polarregion von Enceladus ausbrechen (die das Ergebnis geologischer Aktivitäten im Landesinneren sind) für die Auffüllung des E-Rings des Saturn verantwortlich sind.

Jetzt muss das Team analysieren, wie sich der Ring durch den jahreszeitlichen Wechsel auf dem Planeten verändert. Die Umlaufzeit des Saturn beträgt 29,4 Jahre und ist eine der Hauptursachen dafür, dass seine Ringe unterschiedlichem Sonnenschein ausgesetzt sind.


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Entfernung von Sonne
Ungefähr 856 Millionen Meilen
Anzahl der Monde
Mindestens 30
Durchmesser
Ungefähr 86.000 Meilen
Länge des Tages
10 Stunden, 39 Minuten
Länge des Jahres
29,5 Jahre
Name
Römischer Gott der Landwirtschaft
Besucht von
Pionier 11, Voyager 1, Voyager 2, Cassini (2004)

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Inhalt

Gezündet von Cassini 's Ankunft am Saturn im Jahr 2004 und die mangelnde Berichterstattung der Medien produzierte van Vuuren zwei Kunstfilme über die Erforschung des Weltraums. Fotos von Weltraummissionen – einschließlich Bilder von Saturn, aufgenommen von Cassini - waren enthalten. Aber van Vuuren war mit den Ergebnissen nicht zufrieden und veröffentlichte sie nicht.

Beim Hören der Adagio für Streicher von Samuel Barber eines Tages im Jahr 2006 hatte van Vuuren die Idee, bewegte Bilder von Saturn basierend auf einem 2,5-D-Pan-and-Scan-Effekt zu erstellen, den er in der Dokumentation von 2002 gesehen hatte Das Kind bleibt im Bild. Die Technik beinhaltet das Erstellen einer 3D-Perspektive unter Verwendung von Standfotos. [4] (Die Adagio für Streicher wurde später Teil des Soundtracks für In Saturns Ringen.)

Nach dem Erfolg mit einer Schwarz-Weiß-HD-Animation von Saturn-Bildern aus dem Cassini Mission basierend auf Das Kind bleibt im Bild Effekt hat van Vuuren ein Drehbuch für einen 12-minütigen Film darüber geschrieben, warum der Weltraum erforscht werden sollte. Er stellte sich den Film vor, den er nannte Außenseite nach innen, die in Planetarien, Museen und Filmfestivals gezeigt werden.

James Hyder, Herausgeber der Zeitschrift für Großfilmformate LF-PrüferEr erfuhr von van Vuurens Projekt und sagte ihm, es gehöre auf die Riesenleinwand. Inspiriert von Hyders Ermutigung sowie einer Betrachtung des IMAX-Films Magnificent Desolation: Walking on the Moon 3D, hat sich van Vuuren dem Großformat verschrieben.

Van Vuuren verbrachte die nächsten drei Jahre mit zahlreichen Überarbeitungen und Überarbeitungen seines Films. Er war nicht in der Lage, ein Skript mit Erzählung im klassischen Dokumentarformat zu erstellen, das in der Lage war, das auszudrücken, was die Bilder seiner Meinung nach vermittelten. Ein begeisterter Fan des Films 2001: Eine Odyssee im Weltraum, unter der Regie von Stanley Kubrick, fand van Vuuren endlich seinen Moment der Klarheit während seiner jährlichen Vorführung dieses Films im Jahr 2009. "Es gibt nur 11 Minuten Dialog in 2001 140 Minuten", sagte van Vuuren LF-Prüfer 2012. "Mir wurde klar, was Kubrick und der Schriftsteller Arthur C. Clarke verstanden haben: Der Raum ist universell, ursprünglich, unendlich. Worte können einfach nicht die Erfahrung der Erforschung des Weltraums vermitteln." [3]

Infolgedessen eliminierte van Vuuren die Erzählung vollständig und ermöglichte stattdessen den Bildern und der Musik, jedem Betrachter ein personalisiertes Erlebnis von Saturn zu bieten.

Nach Diskussionen mit dem Publikum auf IMAX-Konferenzen entschied van Vuuren den Filmtitel Außenseite nach innen passte nicht gut zur Sensibilität des Films. [5] Die Giant Film Cinema Association hatte den Film veröffentlicht und von ihr durchgeführte Umfragen bestätigten dies. [6] Während einer Diskussion über den Höhepunkt des Films im Jahr 2012, in der er die Erde "in den Ringen des Saturn" beschrieb, erkannte van Vuuren, dass er seinen neuen Titel gefunden hatte.

Eine Kickstarter-Kampagne aus dem Jahr 2013 [7] hat das ursprüngliche Ziel von 37.500 US-Dollar fast verdoppelt. Ein Großteil dieses Betrags wurde verwendet, um eine neue Aufnahme von Samuel Barbers Adagio für Streicher, aufgeführt vom Greensboro Symphony Orchestra. (Van Vuuren lebt derzeit in Greensboro, North Carolina.)

Zu den Beratern des Films gehören Dr. Steve Danford, außerordentlicher Professor für Physik und Astronomie im Ruhestand an der University of North Carolina in Greensboro, Dr. Michael J. Malaska, Technologe am Jet Propulsion Laboratory Autor und Weltraumjournalist Andrew Chaikin und NASA-Botschafter für Sonnensysteme Tony Rice und Jonathan Ward.

Obwohl die Erzählung ursprünglich im Jahr 2009 entfernt worden war, erkannte van Vuuren 2014, dass für den Film eine spärliche Erzählung notwendig war. Das waren insgesamt 5 Seiten und ca. 1200 Wörter. Nachdem er viele Synchronsprecher gehört hatte, stach einer heraus und bat LeVar Burton 2017, den Erzähler für den Film zu übernehmen. [8] LeVar Burton nahm die Erzählung am 3. Februar 2018 in Los Angeles auf. [9]

Van Vuuren wollte, dass sich die Zuschauer fühlen, als würden sie durch den Weltraum fliegen. Seine größte Herausforderung bestand darin, dies zu tun, ohne auf herkömmliche computergenerierte Bilder angewiesen zu sein. Obwohl Das Kind bleibt im Bild Effekt hatte die Tür für erfinderische Möglichkeiten der Manipulation von Fotografien geöffnet, van Vuuren fand ihn nicht robust genug, um die Ringe des Saturns anzugehen. Er experimentierte mit Dutzenden anderer alter und neuer Techniken, einschließlich des "Bullet Time"-Effekts (z Die Matrix Filme), die mehrere Standbildkameras verwendet, um variable Bewegungsgeschwindigkeiten zu erzeugen. [3]

Der Regisseur entschied, dass nur echte Fotografien verwendet würden, ohne handgezeichnete oder computergenerierte Bilder (CGI). Dies erforderte die Verwendung von über 7,5 Millionen Einzelbildern, die im Weltraum oder mit Teleskopen aufgenommen wurden. Um einen dreidimensionalen Effekt zu präsentieren, wurden Bilder mit Hilfe einer Multi-Plane-Animation zusammengesetzt und bewegt, aber eine solche Animation in diesem Maßstab war noch nie versucht worden. Walt Disney Studios hatten diese Technik beispielsweise mit sieben Schichten in Filmen wie Schneewittchen und die sieben Zwerge, wohingegen In Saturns Ringen verwendet bis zu 1,2 Millionen Schichten in seiner komplexesten Abfolge.

Etwa 25 % der Bildbearbeitungsarbeiten werden mit Adobe After Effects ausgeführt. [10] Die meiste verbleibende Arbeit wird mit Adobe Photoshop, Adobe Bridge, GIMP und benutzerdefinierter Software erledigt.

In Saturns Ringen ist bestrebt, eine genaue Darstellung der Ansicht zu präsentieren, die eine Person sehen würde, die durch den Weltraum reist und auf dem Saturn ankommt. Die Bildbearbeitung des Films erfordert eine komplexe Mathematik und extrem hochauflösende Bilder. Über 30 Einzelpersonen und Gruppen trugen ihre Bemühungen zur Beschaffung und Bearbeitung der Bilder bei, [11] [12] darunter Gordan Ugarkovic (größter Bildspender: Cassini, Huygens, Messenger, LRO), Colin Legg (Astrofotograf), Val Klavans (Bildspender und Bildprozessor), Bill Eberly (leitender SDSS-Bildprozessor), Jason Harwell (leitender Hubble/ESO-Bildprozessor), Judy Schmidt (Hubble/ESO-Bildprozessor) und Ian Regan (leitender Bildprozessor und Spender: Titan/Saturn/Jupiter).

Der Film stützt sich hauptsächlich auf Fotografien von Saturn und seinen Monden, die von den Cassini-Huygens Sonde. Es wurden auch viele andere Quellen verwendet. Viele dieser Bilder von Sternen und Galaxien wurden von Kamerastandorten viel näher an der Erde, während der bemannten Apollo-Missionen und vom unbemannten Hubble-Weltraumteleskop aufgenommen. Diese Bilder "bereiten die Bühne" während der Eröffnungssequenzen des Films, bevor sich der Zuschauer Saturn nähert.

  • Cassini-Huygens(VIIRS)
  • Galilei
  • Rosetta
  • Dämmerung
  • Andere öffentliche historische Fotoarchive

Die Leute bekamen einen ersten Blick auf seine Arbeit, als van Vuuren einen Clip von clip veröffentlichte Außenseite nach innen on Vimeo Ende 2010. [13] Am 9. März 2011 veröffentlichte die Science-Fiction- und Futurismus-Website io9 den Clip, der schnell viral wurde. [14] Der Clip erhielt Hunderttausende von Aufrufen, was zu einer breiten Unterstützung und neuen Unterstützern für van Vuurens Projekt führte. [15] Die NASA ernannte den Clip am 15. März zum Astronomy Picture of the Day (APOD) und wurde auf Discovery Canadas veröffentlicht Täglich Planeten Fernsehserie. [16] Ebenfalls bemerkenswert im Jahr 2011 veröffentlichte Bill Nye den Clip in seinem Blog und erklärte: „Außenseite nach innen spielt Ihre Träume direkt vor Ihren Augen. Sie schweben an unseren nahen Welten vorbei und sehen selbst, wie diese außergewöhnlichen Orte aus der Nähe aussehen. Außenseite nach innen macht dich zu einem Teil der außergewöhnlichen außerirdischen Reisen unserer Spezies." [17]

Der Film wird komplett ehrenamtlich produziert und durch Spenden von Einzelpersonen und Gruppen finanziert. [18] Es ist mit 265.000 US-Dollar veranschlagt, verglichen mit dem typischen Budget von 6 Millionen US-Dollar für einen IMAX-Film.

2013 wurde eine Vertriebsvereinbarung mit BIG & Digital [19], einem Boutique-Vertrieb von Filmen für Museen, Attraktionen und Kinos, der auf Großbildfilmformate einschließlich IMAX spezialisiert ist, unterzeichnet.

Am 1. Juli 2017 gab der Filmemacher Stephen van Vuuren auf der offiziellen Website [20] und über ein Facebook-Live-Video [21] den Weltpremierentermin 4. Mai 2018 mit noch festzulegenden Orten bekannt.

Während der COVID-19-Pandemie-Warnung erlauben Autoren den Kinos, den Film unter bestimmten Bedingungen frei zu zeigen. [22]

Ende 2017 veröffentlichte der kanadische Sänger Bryan Adams ein Musikvideo [23]. In Saturns Ringen. Das Lied "Please Stay" stammt aus dem Album von Adams Ultimativ. Adams führte auch bei dem Video Regie.


Saturns Mond Daphnis erzeugt spektakuläre Wellen in den Saturnringenturn

Als ich das obige Bild sah, keuchte ich buchstäblich. Es ist ein tolle Foto, das den kleinen Mond Daphnis in einer Lücke in den Saturnringen zeigt. Die Schönheit dieser Aufnahme ist offensichtlich, aber die Wissenschaft dahinter ist noch cooler.

Am 30. November nahm die Raumsonde Cassini, die den Saturn umkreist, eine neue und riskante Mission auf. Es begann eine Reihe von Umlaufbahnen, die es über den Nordpol des Planeten und dann nach unten führen gerade außerhalb der Hauptringe.

Mitte Januar tauchte es auf einer dieser Umlaufbahnen durch die Ringebene und passierte gerade einmal 28.000 Kilometer vom winzigen Mond Daphnis entfernt, als es diese Aufnahme mit seiner engwinkeligen (d. h. stark vergrößernden) Kamera machte.

Das ist das höchstauflösende Bild von Daphnis, das jemals maßstabsgetreu aufgenommen wurde, der Mond in Form einer fliegenden Untertasse ist etwa 8 x 8 x 6 km groß. Vom Meeresspiegel aus gemessen ist der Mount Everest ungefähr gleich groß. Sie können eine Struktur von Daphnis erkennen, es gibt einen Rücken um den Äquator, der wahrscheinlich auf Ringpartikel zurückzuführen ist, die sich dort angehäuft haben, und einen zweiten Rücken in höheren Breitengraden. Das weiche Aussehen des Mondes ist wahrscheinlich auf die Ansammlung kleiner Eiskörner aus den Ringen zurückzuführen, die ihn bedeckt haben und die Krater und andere Merkmale ausfüllen.

Diese Lücke in den Ringen ist echt. Es heißt Keeler Gap und ist etwa 30–40 km breit. Die Breite der Lücke erscheint verkürzt, weil Cassini sich bei der Aufnahme knapp über der Ringebene befand. Tatsächlich ist sie um ein Vielfaches breiter als der Mond lang ist.

Aber, oh, diese Wellen! Das, meine Freunde, ist das Ergebnis der Schwerkraft. Es ist ein komplizierter und komplizierter Tanz zwischen Mond und Ringen, aber es lohnt sich, die Bewegungen zu lernen.

Die Ringe des Saturn bestehen aus unzähligen winzigen Eispartikeln, die sich jeweils in einer eigenen Umlaufbahn um den Saturn befinden. Sie sind enorm breit – die Hauptringe haben einen Durchmesser von 300.000 km und würden sich über 3/4 des Weges von der Erde bis zu unserem eigenen Mond erstrecken –, sind aber erstaunlich flach. An manchen Stellen sind sie nur 10 Meter hoch von oben nach unten die Höhe eines dreistöckigen Hauses. Im Maßstab sind sie dadurch viel dünner als ein Stück Papier.

NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Es gibt mehrere Unterteilungen von Ringen, denen Buchstabenbezeichnungen in der Reihenfolge ihrer Entdeckung gegeben sind. Der breite A-Ring hat zwei deutliche Lücken, die von Monden geschnitzt sind, die den Saturn umkreisen, der in den Ring eingebettet ist. Die Encke-Lücke ist 325 km breit und stammt vom Mond Pan. Die viel engere Keeler Gap ist auf Daphnis zurückzuführen.

Wenn Sie einen kleinen Mond in einen Ring werfen, schnitzt er natürlich eine Lücke, während er durch Material pflügt. Seine Schwerkraft wird auch mehr Material anziehen, so dass mit der Zeit Partikel innerhalb und außerhalb des Mondes darauf fallen. Die Lücke wächst, aber die Breite der Lücke hängt von der Stärke der Schwerkraft des Mondes ab. In einiger Entfernung ist die Schwerkraft zu schwach, um Partikel ganz aus dem Ring auf den Mond zu ziehen. Pan hat fast die 100-fache Masse von Daphnis, daher ist seine Schwerkraft stärker und die Lücke, die es schnitzt, breiter.

Was verursacht diese Wellen? Die Umlaufbahn von Daphnis ist kein perfekter Kreis, sondern sehr leicht elliptisch. Das bedeutet, dass es manchmal näher am inneren Rand der Keeler-Lücke und manchmal näher am äußeren ist. Die Änderung ist klein, nur etwa neun Kilometer, aber das reicht. Wenn es näher an einer Kante ist, zieht es etwas stärker an den Ringpartikeln und erzeugt die Welle.

Aber es steckt mehr dahinter. Die Umlaufbahn von Daphnis ist auch gekippt etwas zur Ringebene, nur 0,0036° von der exakten Ausrichtung entfernt. Das heißt, er pendelt etwa 17 km aus der Ringebene heraus. Dabei werden auch die Ringpartikel an den Spalträndern mitgezogen. Die Wellen, die Sie im Bild sehen, gehen in die Lücke hinein und heraus, aber auch um einen Kilometer auf und ab.

Die Perspektive macht das hier schwer zu sehen, aber zweimal jedes Mal, wenn Saturn die Sonne umkreist, sind die Ringe direkt an der Sonne und jede vertikale Exkursion kann lange Schatten werfen.

NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Dieses Bild wurde 2009 bei der Frühlings-Tagundnachtgleiche der nördlichen Hemisphäre des Saturn aufgenommen. Es ist unglaublich! Sie können Daphnis und den langen Schatten sehen, den es auf den Ring wirft. Sie können auch die vertikalen Wellen sehen, die durch die schwache Anziehungskraft des Mondes verursacht werden. Jede Welle entspricht einem Auf und Ab des Mondes relativ zu den Ringen. Schließlich ziehen die Gezeiten von Saturn die Teilchen wieder nach unten, aber das dauert eine Weile, und die Wellen erstrecken sich weit um den Ring herum.

Wie ist es damit? Aber warte! Es gibt mehr!

Schauen Sie sich das erste Bild noch einmal an. Sie können sehen, dass die Wellen links von Daphnis unscharfer sind als die anderen. Das kann daran liegen, dass sehr kleine Körner herausgezogen werden (diese Welle befindet sich auf der Außenseite von Daphnis, wurde also erzeugt, als Daphnis das letzte Mal diese Partikel passierte). Die Teilchen sind dort heller als auf der Welle direkt neben Daphnis, was interessant sein könnte, weil die Sonne die Welle beleuchtet.

NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Das ist ein genauerer Blick auf das obere Foto. Links von Daphnis ist ein sehr dünnes Materialband zu sehen. Das kann an einem Materialklumpen im Ring liegen, der vom Mond auseinandergezogen wurde! Beachten Sie auch die Form, die die Welligkeit nachahmt, aber so aussieht, als ob sie tiefer in die Lücke hineinreicht. Tolle. Als ich das sah, musste ich mich zurücklehnen und ehrfürchtig anstarren. Ich glaube, so etwas hat man noch nie gesehen.

Auch in dieser Aufnahme sieht man, dass die Ringe körnig aussehen. Das kann sehr wohl ein Hinweis auf die tatsächliche körnige Partikelnatur der Ringe sein, an denen sich Material verklumpt hat! Cassini kommt den Ringen näher als je zuvor, daher sehen wir sie in größerer Auflösung. Ich hoffe, dass wir in den nächsten Monaten noch bessere Aufnahmen davon bekommen.

Wir sollten besser, denn die Zeit läuft. Cassinis Missionsende ist im September dieses Jahres, und wenn es fertig ist, werden die Ingenieure ihm befehlen, in die Atmosphäre des Saturn einzutauchen, wo es verglüht und zerquetscht wird. Dies geschieht, um eine mögliche Kontamination der Monde zu verhindern, falls Cassini sie in Zukunft treffen könnte, nachdem der Treibstoff ausgegangen ist. Stattdessen werden die verbleibenden Treibstoffreste verwendet, um die Sonde auf den Planeten selbst zu schicken.

Ich werde es hassen, Cassini gehen zu sehen. Aber Bilder wie die von Daphnis machen mich froh, dass wir Cassini so lange hatten wie wir. Es ist eine wahrhaft historische Mission, und ihr Vermächtnis wird noch lange weiterleben.


Zehn interessante Fakten über Saturn

Saturn ist mein absolutes Lieblingsobjekt am Nachthimmel. Als Kind hatte ich ein eselsohriges Buch über das Sonnensystem, das ich immer wieder las, wobei ich innehielt und verwundert auf den Abschnitt über Saturn starrte. Wie kann ein Planet Eisringe haben? Wie wäre es, rauszufliegen und den Planeten zu besuchen, um die Ringe mit eigenen Augen zu sehen. Wie kam es zu all diesen seltsamen Monden?

Als ich 14 war, kaufte ich mein erstes Teleskop, ein 4-Zoll-Newton-Teleskop von einer lokalen Firma in Vancouver. Es war Sommer, und einer der ersten Planeten, der kurz nach Sonnenuntergang auftauchte, war Saturn. Und mein Teleskop hatte gerade genug Leistung und Vergrößerung, um den Planeten und seine berühmten Ringe aufzulösen. Als ich Saturn zum ersten Mal durch das Okular betrachtete, konnte ich nicht glauben, dass ich den Planeten jetzt mit eigenen Augen sah. Es sah nicht ganz so aus wie auf den Fotos, aber meine Fantasie konnte die Lücken füllen.

Von diesen ersten Beobachtungen an wuchs meine Faszination für Astronomie und Saturn nur noch und führte mich zu einer Karriere im Wissenschaftsjournalismus. Es ist lustig, wenn ich daran denke, wie weit ich gekommen bin und wie ich alles bis zu diesen warmen Sommernächten mit Blick auf Saturn zurückverfolgen kann.

Du denkst, du weißt alles über Saturn? Denk nochmal. Hier sind 10 Fakten über Saturn, von denen Sie einige vielleicht kennen und einige wahrscheinlich nicht kennen.

1. Saturn ist der Planet mit der geringsten Dichte im Sonnensystem

Saturn hat eine Dichte von 0,687 Gramm/Kubikzentimeter. Nur zum Vergleich: Wasser hat 1 g/cm 3 und die Erde 5,52. Da Saturn weniger dicht ist als Wasser, würde er tatsächlich wie ein Apfel schwimmen, wenn Sie einen Pool finden könnten, der groß genug wäre. Natürlich, warum Sie einen Pool mit all dem Wasserstoff, Helium und Eis ruinieren möchten…

2. Saturn ist eine abgeflachte Kugel

Saturn dreht sich so schnell um seine Achse, dass der Planet sich zu einem abgeplatteten Sphäroid abflacht. Im Ernst, Sie sehen dies mit den Augen, wenn Sie ein Bild von Saturn betrachten, es sieht so aus, als hätte jemand den Planeten ein wenig zerquetscht. Natürlich ist es das schnelle Drehen, das es zerquetscht und den Äquator dazu bringt, sich auszubeulen.

Während die Entfernung vom Zentrum bis zu den Polen 54.000 km beträgt, beträgt die Entfernung vom Zentrum bis zum Äquator 60.300 km. Mit anderen Worten, Orte am Äquator sind etwa 6.300 km weiter vom Zentrum entfernt als die Pole.

Wir haben ein ähnliches Phänomen hier auf der Erde, wo Punkte auf dem Äquator weiter vom Erdmittelpunkt entfernt sind, aber auf Saturn ist es viel extremer.

Cassinis Zeichnungen von Saturn

3. Die ersten Astronomen dachten, die Ringe seien Monde.

Als Galileo 1610 sein rudimentäres Teleskop zum ersten Mal auf Saturn richtete, konnte er Saturn und seine Ringe sehen, aber er wusste nicht, was er sah. Er dachte, dass die Ringe tatsächlich zwei große Monde sein könnten, die zu beiden Seiten des Saturn stecken – vielleicht?

Erst 1655 benutzte der niederländische Astronom Christian Huygens ein besseres Teleskop, um Saturn zu beobachten. Er hatte die Entschlossenheit zu erkennen, dass die Monde auf beiden Seiten des Saturn tatsächlich Ringe waren: “ ein dünner, flacher Ring, der sich nirgendwo berührte und zur Ekliptik neigte.” Huygens war auch der erste Mensch, der den größten Saturn entdeckte Mond, Titan.

Voyager 2. Bildnachweis: NASA

4. Saturn wurde nur 4 Mal von Raumfahrzeugen besucht

Nur vier von der Erde geschickte Raumschiffe haben Saturn jemals besucht, und drei davon waren nur kurze Vorbeiflüge. Die erste war Pioneer 11, die 1979 bis auf 20.000 km von Saturn entfernt flog. Als nächstes kam Voyager 1 im Jahr 1980 und dann Voyager 2 im Jahr 1981. Erst bis Cassinis Ankunft im Jahr 2004 ging eine Raumsonde tatsächlich in die Umlaufbahn um den Saturn und machte Fotos des Planeten und seiner Ringe und Monde.

Leider ist es nicht geplant, weitere Raumschiffe zum Saturn zu schicken. Es wurden einige Missionen vorgeschlagen, darunter so radikale Konzepte wie ein Segelboot, das die flüssigen Methanseen auf Titan durchqueren könnte.

5. Saturn hat 62 Monde

Jupiter hat 67 entdeckte Monde, aber Saturn liegt mit 62 knapp an zweiter Stelle. Einige davon sind groß, wie Titan, der zweitgrößte Mond im Sonnensystem. Aber die meisten sind winzig – nur wenige Kilometer breit, und sie haben keine offiziellen Namen. Tatsächlich wurden die letzten nur vor wenigen Jahren vom Cassini-Orbiter der NASA entdeckt. In den nächsten Jahren werden wahrscheinlich noch mehr entdeckt.

6. Die Länge eines Tages auf Saturn war bis vor kurzem ein Rätsel

Die Rotationsgeschwindigkeit von Saturn zu bestimmen war eigentlich sehr schwierig, da der Planet keine feste Oberfläche hat. Im Gegensatz zu Merkur können Sie nicht nur beobachten, wie lange es dauert, bis ein bestimmter Krater wieder in Sichtweite gedreht wird, und Astronomen brauchten eine clevere Lösung: das Magnetfeld.

To determine the rotational speed of Saturn, astronomers had to measure the rotation of the planet’s magnetic field. By one measurement, Saturn takes 10 hours and 14 minutes to turn on its orbit, but when Cassini approached Saturn, it clocked the rotation at 10 hours and 45 minutes. Astronomers now agree on an average day of 10 hours, 32 minutes and 35 seconds.

Saturn. NASA/JPL/Caltech

7. Saturn’s rings could be old, or they could be young.

It’s possible that Saturn’s rings have been around since the beginning of the Solar System – around 4.54 billion years ago. Or maybe they’re relatively brand new compared to the age of Saturn. Astronomers still don’t fully understand the origin of Saturn’s rings.

They might have formed recently, when a 300-km ice moon was torn apart by Saturn’s gravity, forming a ring around the planet.

It’s also possible that they’re the left over material when Saturn formed in the solar nebula. The material in the rings might have gotten jostled by Saturn’s gravity, and never could pull together into a cohesive Moon.

But astronomers have also found that the ring material looks just too clean to have formed so long ago, and could be as young as 100 million years old. It’s all just a big mystery.

Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

8. Sometimes the rings disappear

Well, they don’t actually disappear, but they look like they’re going away. Saturn’s axis is tilted, just like Earth. From our point of view, we see Saturn’s changing position as it takes its 30 year journey around the Sun. Sometimes, the rings are fully open, and we see them in all their glory, but other times we see the rings edge on – it looks like they’ve disappeared. This happened in 2008-2009, and will happen again in 2024-2025.

9. You can see Saturn with your own eyes

Saturn appears as one of the 5 planets visible with the unaided eye. If Saturn is in the sky at night, you can head outside and see it. To see the rings and the ball of the planet itself, you’ll want to peer through a telescope. But you can amaze your friends and family by pointing out that bright star in the sky, and let them know they’re looking at Saturn.

10. There could be life near Saturn

Not life on Saturn the planet is way too hostile to support life. But there could be life on one of Saturn’s moons: Enceladus.

Water vapour geysers on Enceladus. Credit: NASA/JPL

NASA’s Cassini spacecraft recently discovered ice geysers blasting out of Enceladus’ southern pole. This means that some process is keep the moon warm enough that water can remain a liquid underneath the surface. And wherever we find liquid water on Earth, we find life.

Want to learn more about Saturn?

We’ve recorded two episodes of Astronomy Cast just about Saturn. The first is Episode 59: Saturn, and the second is Episode 61: Saturn’s Moons.


Seasons on Saturn

Like Earth, Saturn’s axis is tilted relative to the Sun’s equator – 27-degrees on Saturn, compared to 23-degrees for Earth. And this tilt is very easy to see, because Saturn’s rings extend out from its equator. There are times during its orbit when we see Saturn’s rings fully extended, and other times when the rings are just a thin line, seen edge on.

You can also check out these cool telescopes that will help you see the beauty of planet Saturn.

You can also check out these cool telescopes that will help you see the beauty of planet Saturn.

Since Saturn takes 30 years to orbit the Sun, so it’s seasons are much, much longer than Earth’s. Each of the planet’s hemispheres take turns soaking up radiation from the Sun, heating up. When the rings are fully facing the Sun, they can shade the planet, and further decrease the amount of energy received by the hemisphere experiencing winter.

And these seasons do have an impact on the planet’s weather. Over the course of 20 years, scientists recorded that wind speeds around Saturn’s equatorial regions decreased by about 40%. NASA’s Voyager flybys in 1980-81 detected wind speeds of 1,700 km/h, while they were only going about 1,000 km/h in 2003.

Here’s an article from Universe Today about how Saturn’s weather changes over long periods, and the discovery of a cyclone at the planet’s north pole.

Astronomy Picture of the Day has a beautiful image of Saturn’s changing seasons, and an article from BBC about the planet’s changing wind speeds.

We have recorded two episodes of Astronomy Cast just about Saturn. The first is Episode 59: Saturn, and the second is Episode 61: Saturn’s Moons.


Listen to the spooky sound radiating from the gaps in Saturn's rings

Space is kind of a spooky place. Aside from the fact that it&aposs ever-expanding and — as we know it — devoid of any other life form, it&aposs also pretty quiet. But get up close and personal with a planet, and you&aposre in for an earful.

Need some perspective? Here&aposs a peek at what it would sound like to spin past Jupiter:

The sound heard while passing through Saturn&aposs rings has been recorded before, but NASA&aposs Cassini space craft recently collected some audio on what the gap between the planet and its rings sounds like. The result was a little unexpected:

The relative silence proves that there isn&apost much dust floating between the two entities, which came as a bit of a surprise to scientists. This audio was collected during the craft&aposs first dive into the negative space — known to researchers as "The Big Empty" — one in a series of explorations that&aposs being called Grand Finale. This is the first time a craft has been in this area of the planet.

To put it into perspective, according to the NASA blog, the craft encountered hundreds of ring particles per second as it passed through the region just outside Saturn&aposs main rings.

Here&aposs what it sounds like when a craft travels through one of the rings located farther away from the planet (hat tip to Popular Science for digging this up):

One thing&aposs for sure: If you&aposre looking for background music for your haunted house this Halloween, I think you&aposve found it.


Saturn’s Glorious Dark Side

I don’t say this very often, but drop whatever it is you’re doing (unless you’re holding another human or a priceless crystal vase) and click this image to embiggen it. weil holy wow.

That is Saturn, as seen by the Cassini spacecraft on Oct. 17, 2012. It’s a mosaic of 60 images (taken in violet, red, and infrared light seen here in false color), methodically stitched together to produce this jaw-dropping view, and you absolutely positively must grab the bigger, higher-resolution version. It’s stunning.

There’s a lot going on here, so let me explain. In fact, let me number these items for you to make it easier!

1) Cassini was almost directly behind Saturn when these pictures were taken that is, Saturn was directly between the spacecraft and the Sun. Cassini was deep in Saturn’s shadow, and the visible half of the planet itself is almost entirely dark. In other words: You’re seeing the night side of Saturn.

2) The rings are in full sunlight, and we see them from “below”, looking up. The rings at the bottom of the picture are farther away you can see the disk of Saturn blocking them.

Image credit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

3) The rings near the top are closer to us, coming around into Saturn’s dark side.

4) In fact, the shadow of the planet itself cuts across the rings!

5) The glow on the planet’s dark side (seen as green here) is sunlight reflected from the rings onto the planet’s atmosphere. If you were floating there, above Saturn’s clouds, you’d see the rings off to the side brilliantly illuminated by the Sun that light is what’s illuminating Saturn. Ringlight! It’s like our own bright Moon lighting up the dark part of the Earth at night.

6) The dark bands going across the planet are the rings themselves, seen in silhouette. This is the part I had to wrap my brain around, and draw myself some diagrams. The cloudtops of Saturn are lit by the parts of the ring in sunlight (#5), but the arc of rings in Saturn’s shadow blocks our view of the gently illuminated cloud tops.

7) The bright arc of teal light (though remember, this is false color) going around the planet is sunlight scattered by Saturn’s clouds. Saturn isn’t solid it’s a gas giant, and sunlight can get through the thinnest, highest-altitude part of the cloud layer. It gets bent a bit toward Cassini, so we see it. This is the same as a spoon looking bent when it sits in a glass of water light gets bent, or refracted, when passing from one medium to another, like air to water, or the vacuum of space to an atmosphere.

8) The outermost ring of Saturn—the E ring—is faint and diffuse, but we can see it here as a fuzzy glow. It’s normally difficult to spot, but with the glare of Saturn so diminished in this picture, it’s far easier to see.

9) Two moons are visible on Saturn’s left side, too (I put in lines pointing at them): Tethys, lower and to the left, and Enceladus, above and the right.

All in all, a helluva view, ain’t it?

I’ll note that in September 2006, Cassini sent back a similar view. There, you could see the tiny dot of Earth. In this newer picture, the spacecraft was closer to Saturn than it was for the earlier shot, and the planet itself eats up more of the sky, blocking both the Sun and the inner planets—including us.

These images are incredibly gorgeous, but also serve a scientific purpose. Seeing the planet’s atmosphere and rings this way makes it easier to see faint details. The way the light scatters in different colors can also give hints about the atmosphere’s physical characteristics, as well as the composition and size of the countless icy particles making up the rings.


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