Orbita Saturna. Jak długo trwa rok na Saturnie?

Każda planeta w Układzie Słonecznym potrzebuje pewnej ilości czasu, aby zakończyć pojedynczą orbitę wokół Słońca. Tutaj, na Ziemi, okres ten trwa 365,25 dnia – okres, który nazywamy rokiem. Jeśli chodzi o inne planety, używamy tej miary, aby scharakteryzować ich okresy orbitalne. Odkryliśmy, że na wielu z tych planet, w zależności od ich odległości od Słońca, rok może trwać bardzo długo!

Przykładem może być Saturn, który krąży wokół Słońca w odległości około 9,5 AU – czyli dziewięć i pół razy większej niż odległość Ziemi od Słońca. Z tego powodu prędkość, z jaką krąży wokół Słońca, jest również znacznie mniejsza. W rezultacie jeden rok na Saturnie trwa średnio około dwudziestu dziewięciu i pół roku. W tym czasie zachodzą interesujące zmiany w systemach pogodowych planety.

Orbitalny okres:

Saturn krąży wokół Słońca w średniej odległości (oś półmajora) 1,429 mld km (887,9 mln mi; 9,5549 AU). Ponieważ jego orbita jest eliptyczna – z mimośrodowością 0,05555 – jego odległość od Słońca waha się od 1,35 mld km (838,8 mln mi; 9,024 AU) w najbliższej odległości (peryhelium) do 1.509 mld km (937,6 mln mi; 10,086 AU) w najdalszej (aphelium).

Przy średniej prędkości orbitalnej 9,69 km/s, Saturn potrzebuje 29,457 lat ziemskich (lub 10,759 dni ziemskich), aby wykonać jeden obrót wokół Słońca. Innymi słowy, rok na Saturnie trwa mniej więcej tyle, co 29,5 roku tutaj na Ziemi. Jednakże, Saturn potrzebuje również nieco ponad 10 i pół godziny (10 godzin 33 minuty), aby obrócić się raz wokół własnej osi. Oznacza to, że pojedynczy rok na Saturnie trwa około 24 491 saturnowskich dni słonecznych.

To właśnie z tego powodu to, co możemy zobaczyć na pierścieniach Saturna z Ziemi, zmienia się w czasie. Przez część swojej orbity, pierścienie Saturna są widoczne w ich najszerszym punkcie. Jednak w miarę jak Saturn kontynuuje swoją orbitę wokół Słońca, kąt nachylenia pierścieni Saturna maleje, aż w końcu całkowicie znikają one z naszego punktu widzenia. Dzieje się tak, ponieważ widzimy je krawędzią do góry. Po kilku kolejnych latach nasz kąt się poprawia i możemy ponownie zobaczyć piękny system pierścieni.

Nachylenie orbity i nachylenie osi:

Inną interesującą rzeczą dotyczącą Saturna jest fakt, że jego oś jest odchylona od płaszczyzny ekliptyki. Zasadniczo, jego orbita jest nachylona pod kątem 2,48° w stosunku do płaszczyzny orbity Ziemi. Jej oś jest również nachylona o 26,73° względem ekliptyki Słońca, co jest podobne do nachylenia Ziemi wynoszącego 23,5°. Skutkiem tego jest to, że podobnie jak Ziemia, Saturn przechodzi sezonowe zmiany w trakcie swojego okresu orbitalnego.

Zmiany sezonowe:

Przez połowę swojej orbity północna półkula Saturna otrzymuje więcej promieniowania słonecznego niż południowa. Przez drugą połowę jego orbity sytuacja jest odwrotna, z południową półkulą otrzymującą więcej światła słonecznego niż północna. To tworzy systemy burzowe, które drastycznie zmieniają się w zależności od tego, w której części swojej orbity znajduje się Saturn.

Dla statystyków, wiatry w górnej atmosferze mogą osiągać prędkości do 5oo metrów na sekundę (1600 stóp na sekundę) wokół regionu równikowego. Czasami w atmosferze Saturna pojawiają się długo utrzymujące się owale, podobne do tych, które powszechnie obserwuje się na Jowiszu. Podczas gdy Jowisz ma Wielką Czerwoną Plamę, Saturn okresowo ma to, co jest znane jako Wielka Biała Plama (aka. Wielki Biały Owal).

To unikalne, ale krótkotrwałe zjawisko występuje raz na rok w Saturnie, około czasu przesilenia letniego na półkuli północnej. Plamy te mogą mieć szerokość kilku tysięcy kilometrów i były obserwowane wielokrotnie w przeszłości – w 1876, 1903, 1933, 1960 i 1990 roku.

Od 2010 roku obserwowane jest duże pasmo białych chmur zwane Północnym Zaburzeniem Elektrostatycznym, które zostało zauważone przez sondę kosmiczną Cassini. Biorąc pod uwagę okresowość tych burz, oczekuje się, że kolejna wystąpi w 2020 roku, zbiegając się z kolejnym latem Saturna na półkuli północnej.

Podobnie, zmiany sezonowe wpływają na bardzo duże wzorce pogodowe, które istnieją wokół północnych i południowych regionów polarnych Saturna. Na biegunie północnym, Saturn doświadcza sześciokątnego wzoru fal, który mierzy około 30 000 km (20 000 mil) średnicy, podczas gdy każdy z jego sześciu boków mierzy około 13 800 km (8 600 mil). Ta uporczywa burza może osiągnąć prędkość około 322 km na godzinę (200 mph).

Dzięki zdjęciom wykonanym przez sondę Cassini w latach 2012-2016, burza wydaje się przechodzić zmiany w kolorze (od niebieskawej mgiełki do złoto-brązowego odcienia), które zbiegają się ze zbliżaniem się letniego przesilenia. Zostało to przypisane wzrostowi produkcji fotochemicznych mgiełek w atmosferze, co jest spowodowane zwiększoną ekspozycją na światło słoneczne.

Podobnie, na półkuli południowej, obrazy pozyskane przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a wskazały na istnienie dużego jet stream. Burza ta przypomina z orbity huragan, ma wyraźnie zarysowaną ścianę powiekową i może osiągać prędkość do 550 km/h (~342 mph). Podobnie jak w przypadku północnej sześciokątnej burzy, południowy jet stream ulega zmianom w wyniku zwiększonej ekspozycji na światło słoneczne.

Cassini był w stanie uchwycić obrazy południowego regionu polarnego w 2007 roku, co zbiegło się z późną jesienią na południowej półkuli. W tym czasie, region polarny stawał się coraz bardziej „smogowy”, podczas gdy północny region polarny stawał się coraz bardziej przejrzysty. Powodem tego było, jak twierdzono, zmniejszenie ilości światła słonecznego prowadzące do powstawania aerozoli metanowych i tworzenia pokrywy chmur.

Z tego wywnioskowano, że regiony polarne stają się coraz bardziej przesłonięte przez chmury metanowe, gdy ich odpowiednia półkula zbliża się do przesilenia zimowego, a jaśniejsze, gdy zbliżają się do przesilenia letniego. A średnie szerokości geograficzne z pewnością wykazują swój udział w zmianach dzięki wzrostowi/spadkowi ekspozycji na promieniowanie słoneczne.

Podobnie jak długość jednego roku, to co wiemy o Saturnie ma wiele wspólnego z jego znaczną odległością od Słońca. Krótko mówiąc, niewiele misji było w stanie zbadać go dogłębnie, a długość jednego roku oznacza, że sonda nie jest w stanie zaobserwować wszystkich zmian sezonowych, przez które przechodzi planeta. Mimo to, to czego się nauczyliśmy było znaczące, a także całkiem imponujące!

Pisaliśmy wiele artykułów o latach na innych planetach tutaj w Universe Today. Tutaj jest Orbita planet. Jak długo jest rok na innych planetach?, Orbita Ziemi. Jak długo trwa rok na Ziemi?, Orbita Merkurego. Jak długo trwa rok na Merkurym?, Orbita Wenus. Jak długo trwa rok na Wenus?, Orbita Marsa. Jak długo trwa rok na Marsie?, Orbita Jowisza. Jak długo trwa rok na Jowiszu?, Orbita Urana. Jak długo trwa rok na Uranie?, Orbita Neptuna. Jak długo trwa rok na Neptunie?, Orbita Plutona. How Long is a Year on Pluto?

Jeśli chcesz uzyskać więcej informacji na temat Saturna, sprawdź Hubblesite’s News Releases about Saturn. A tutaj jest link do strony głównej należącej do NASA sondy Cassini, która krąży wokół Saturna.

Nagraliśmy również cały odcinek Astronomy Cast, który jest poświęcony Saturnowi. Posłuchaj tutaj, Odcinek 59: Saturn.