Popüler BilimAstronomiEvren

Gezegenler: Satürn | Özellikleri, Halkaları, Uyduları, Atmosferi…

Satürn, Güneş Sisteminin 6. gezegenidir. Güneş sisteminin en büyük 2. gezegeni olan Satürn’ün halka yapısının ona kazandırdığı nefes kesici güzellik, amatör bir teleskopla (hatta bazen dürbünle) bile görülebilir. Aynı zamanda Jüpiter gibi bir gaz devidir. Yani gezegende ayak basabileceğiniz kayaç bir yüzey bulunmaz.

Her ne kadar kütlesi Jüpiter‘inkinden düşük olsa da içerik bakımından Jüpiter ile benzerlik göstermektedir. Oldukça büyük bir halka yapısına sahip olan gezegenin adı, Roma mitolojisinden (Jüpiter’in babası) gelmektedir.

Satürn’ün halka yapısı onu en popüler gezegenlerden biri yapar. Sadece gezegenin boyutu göz önüne alındığında Jüpiter’den küçüktür, fakat halkaları dahil, Jüpiter’den oldukça büyüktür.


Fiziksel Özellikleri

Gezegenin kütlesi, uydularının hareketi yardımıyla belirlenebilir. Yapılan gözlemler doğrultusunda, Satürn’ün kütlesi 5.7×1026 kg olarak bulunmuştur. Kütlesi, her ne kadar Jüpiter’e kıyasla düşük olsa da ( yaklaşık 3’te 1’i), Dünya’nınkinden 300 kat daha büyüktür. Gözlemler yardımıyla, gezegenin büyüklüğü de kolaylıkla bulunabilir. Gezegenin ekvatoryal yarıçapı, Dünya’nınkinin yaklaşık 9.5 katıdır (60.000 km). Bu iki bilgi ışığında, gezegenin ortalama yoğunluğunun 700 kg/m3 olduğunu hesaplayabiliriz.

Satürn’ün yoğunluğu, suyun yoğunluğundan (1000 kg/m^3) bile düşüktür.

Hatırlayacak olursak, Jüpiter’in ortalama yoğunluğunun 1326 kg/m3 olduğunu göstermiştik. Bu iki gezegen, içerdikleri materyal bakımından benzer olduğuna göre, bu yoğunluk farkına yol açan şey merak uyandırıcıdır.

Jüpiter yazımızda, gezegenin devasa kütlesi sebebiyle, çekirdeğinde bulunan materyalin ciddi miktarda basınca maruz kaldığını söylemiştik. Satürn’ün kütlesi, Jüpiter’e kıyasla düşük olduğu için, bu basınç nispeten düşüktür. Basınçtaki bu fark, iki gezegenin yoğunluğu arasındaki farkın temel sebebidir. Bu noktada, bir kayaç gezegen olan Dünya’nın yoğunluğunun 5510 kg/m3 olduğunu hatırlamakta da fayda var.

Dönüş Hızı

Gaz devlerinin dönüş hızını belirlemek, katı bir yüzeyi olmayışı sebebiyle, kayaç gezegenlere kıyasla son derece zordur. Bunun ilk sebebi, gaz devlerinin dönüş hızının, ekvatordan kutuplara gidildikçe değişebilmesidir.

Diferansiyel dönüş hareketi denen bu durum, yalnızca gaz devlerinde görülmektedir. Dönüş hızını belirlemenin diğer bir zorluğu ise kuşkusuz gezegenin, katı bir yüzeye sahip olmayışıdır. Her ne kadar görsel olarak dönüş hızlarını belirlemenin bazı yolları olsa da, gaz devlerinin dönüş hızını belirlemenin en geçerli yöntemi, çekirdekteki metalik hidrojenin oluşturduğu manyetik alanını incelemek ve çekirdeğin dönüş hızını bulmaktır.

Satürn, Güneş etrafındaki bir tam turunu 29 yılda tamamlamaktadır.

Görsel incelemeler, Satürn’ün dönüş periyodunun ekvatorda 10 saat 14 dakika olduğunu, yüksek enlemlere çıkıldığında ise, bu periyodun 10 saat 40 dakikaya çıktığını göstermiştir. Ekvatordaki yarıçapın, yüksek enlemlerdekine kıyasla son derece büyük olduğu düşünülürse, gezegenin ekvatoral dönüş hızının son derece yüksek olduğu kolaylıkla görülebilir.

Cassini uzay aracı ile yapılan manyetik alan ölçümleri ise, gezegenin çekirdeğinin dönüş hızının yaklaşık 10 saat 46 dakika olduğunu bize göstermiştir.

Gezegenin son derece düşük olan yoğunluğu ve nispeten yüksek olan dönüş hızı nedeniyle gezegen oldukça basık bir şekle bürünmüştür. Ekvatoral yarıçapı 60,268 km olan gezegenin kutupsal yarıçapı ise 54,364 km’dir. Bu da bize gezegenin basıklığını 0.097 olarak verir.

Satürn’ün Halka Yapısı

Satürn’ü diğer gezegenlerinden farklı kılan en büyük özellik kuşkusuz ki halka yapısıdır. Gezegenin ekvatoryal düzleminde bulunan halka yapısı yaklaşık 280,000 km genişliğe sahiptir.

Halka yapısı, boyutları toz tanesi ile apartman büyüklüğü arasında değişen parçalardan oluşmaktadır. Çoğunluğu buz parçalarından oluşan bu yapı, düşük miktarda kayasal yapıya da ev sahipliği yapmaktadır.

Halka yapısının genişliği yaklaşık 280,000 kilometre ile son derece geniş bir olmasına rağmen, kalınlığı yalnızca yaklaşık 10 metredir.

Satürn’ün halka yapısı

Her ne kadar uzaktan bakıldığında tek ve oldukça büyük bir halka yapısına sahipmiş gibi dursa da, aslında durum bundan biraz daha karışıktır. Satürn, keşfedildiği sıraya göre alfabetik olarak isimlendirilmiş olan toplamda 7 halkaya sahiptir (A, B, C, D, E, F ve G). Şekilde gördüğümüz Cassini ve Encke ise halkaları ayıran büyük boşlukların adıdır.

Satürn

Yörünge Parametreleri

Enöte 1.51450 milyar km
(10.1238 AB)
Enberi 1.35255 milyar km (9.0412 AB)
Yarı büyük eksen 1.43353 milyar km (9.5826 AB)
Basıklık 0.0565
Yörünge periyodu 10,759.22 gün
Kavuşum periyodu 378.09 gün
Ort. yörünge hızı 9.68 km/s
Ort. ayrıklık 317.020°
Eğiklik 2.485° (ekliptik)
5.51° (Güneş’in ekvatoru)
Çıkış düğümü boylamı 113.665°
Günberi açısı 339.392°
Uydular 82 (Resmi adaylarla birlikte)

Fiziksel Özellikleri

Ort. yarıçap 58,232 km
Ekvatoral yarıçap 60,268 km
Kutupsal yarıçap 54,364 km
Basıklaşma 0.09796
Yüzey alanı 4.27×1010 km2
Hacim 8.2713×1014 km3
Kütle 5.6834×1026 kg
Ort. yoğunluk 0.687 g/cm3
Yüzey çekim ivmesi 10.44 m/s2
Kaçış hızı 35.5 km/s
Yıldız (sidereal) dönüş periyodu
10 saat 33 dakika 38 saniye
Ekvatoryal dönüş hızı 9.87 km/s
Eksen eğikliği 26.73°
(yörüngeye)
Kuzey kutbu sağ açıklık 40.589° 2 saat 42 dakika 21 saniye
Kuzey kutbu dik açıklık 83.537°
Albedo 0.342 (geometrik)
0.499 (Bond)
Yüzey sıcaklığı 1 Bar basınçta 134 K
0.1 Bar basınçta 84 K
Görünür parlaklık −0.55’den +1.17’e
Açısal çap 14.5″ – 20.1″

Atmosferi

Yüzey basıncı 140 kPa
Hacimce bileşen oranları 96.3%±2.4% hidrojen (H2)
3.25%±2.4% helyum (He)
0.45%±0.2% metan (CH4)
0.0125%±0.0075% amonyak (NH3)
0.0110%±0.0058% hidrojen döterit (HD)
0.0007%±0.00015% etan (C2H6)

Atmosfer Yapısı

Eğer halka yapısını bir kenara bırakırsak, Jüpiter kadar renkli bir gezegen değildir. Her ne kadar sarı, kahverengi ve grinin tonlarını görebileceğimiz bir atmosferi olsa da belirgin büyük fırtına yapılarına (ya da lekelere) sahip bir gezegen değildir. Jüpiter gibi şeritlere sahip olsa da bu şeritleri birbirinden kolayca ayırmamızı sağlayacak renk farklılıkları görülmemektedir.

Gezegeni oluşturan bileşenlere dair ilk gözlemler, yansıyan Güneş ışığının spektrum ölçümleriyle yapıldı. Sonrasında ise Pioneer ve Voyager uzay araçlarının yaptığı gözlemler, gezegenin iç yapısı hakkında bize daha fazla bilgi verdi.

satürn saturn atmosfer
Satürn’ün atmosfer yapısı

Bu gözlemler ışığında, gezegenin atmosferinin (Jüpiter ile benzer şekilde), ağırlıklı olarak hidrojen ve helyumdan (%96.3 hidrojen, %3.2helyum) düşük oranda da metan (%0.5) ve amonyaktan (%0.01) oluştuğu keşfedildi.

Jüpiter’de olduğu gibi, burada da sıfır noktası (yani referans noktası), troposferin üst noktası kabul edilir. Satürn’ün bulutları, üç temel grupta sınıflandırılmıştır. Bunlar, amonyum buzları, amonyum hidrosülfid buzları ve su buzlarından oluşan bulutlardır.

Atmosferin üst bölgelerindeki rüzgarlar, gezegenin ekvatorunda saniyede yaklaşık 500 metrelik hızlara ulaşabilir. Dünya’daki en kuvvetli fırtınaların bile yalnızca saniyede yaklaşık 100 metrelik hızlara ulaştığı düşünülürse, fırtınaların ne denli şiddetli olduğu anlaşılabilir.

Satürn’ün Altıgeni

Kuzey kutbu, oldukça ilginç bir jet akımına ev sahipliği yapmaktadır. Bu jet akımını özel kılan, onun şeklidir. Altıgen şeklindeki bu yapı, Voyager 1 uzay aracı tarafından 1981 yılında keşfedilmiştir. Yaklaşık 30,000 kilometrelik genişliğe sahip olan yapı, hızı saatte 330 kilometreye ulaşan bir jet akımıdır.

Bu yapının nasıl oluştuğuna dair çeşitli hipotezler bulunsa da henüz kabul edilmiş kesin bir açıklaması yoktur. Laboratuvar deneylerinde de benzer sonuçlar elde edilen bir hipoteze göre, altıgen, atmosferindeki rüzgarların hızının enlemsel gradyentinin aşırı olduğu yerde oluşmaktadır. Fakat bu konuda, oluşan vorteks yapıları nedeniyle tartışmalar mevcuttur.

Manyetosfer

Satürn’ün manyetik alan şiddeti ekvatorda 21 μT (0.21 G) dolaylarındadır. Bu da dipol manyetik momentinin 4.6 × 10^18 T.m3 olduğunu söyler. Bu durumda Satürn’ün manyetik alanı Dünya’nınkinden biraz daha zayıftır, fakat manyetik momenti 580 kat daha fazladır.

Cassini uzay aracı, 2004 yılından 2017 yılına kadar Satürn’ün etrafını toplamda 294 kere dönmüştür!

Gezegenin oldukça geniş bir alana yayılmış olan manyetik alanı, sahip olduğu 16 uyduyu ve halka sistemini kapsamaktadır. Tam bir milyon kilometrelik genişliğe yayılmış olan manyetik alan, Dünya’dakinin tam tersi bir yönelime sahiptir.

Yani, Dünya için üretilmiş bir pusula ile Satürn’e gitseydiniz, pusulanın kuzey kutbunu göstermesi gereken ucunun, güney kutbunu gösterdiğini görecektiniz.

Satürn’ün Uyduları

Titan’ın puslu yüzeyinden, kraterlerle dolu Phoebe’ye kadar Satürn’ün uydularının her biri, gezegen hakkında farklı bir hikayeyi bize anlatmaktadır.

Satürn’ün toplam 82 uydusu vardır. Bunların 53 tanesi onaylanmış ve adlandırılmıştır. Diğer 29 uydu ise keşfedilme ve resmi adlandırma onayını beklemektedir.

Gezegenin uydularının boyutu, futbol sahası büyüklüğünden, Merkür’den daha büyük olanlara (Titan) kadar değişmektedir. İç okyanuslara ev sahipliği yapan Enceladus ve Titan yaşam için gereken kimyasalları barındırdığı düşünülmektedir. Bu sebeple, bu iki uydu, Satürn araştırmalarının odaklarından birisidir.

Enceladus

Oldukça ilgi çekici bir gezegen olan Enceladus’un, sahip olduğu buzlu okyanusların, yaşam için gereken kimyasallara ev sahipliği yaptığı düşünülmektedir. Hidrotermal yapıların, bu okyanuslara mineral zengini su sağladığı da düşünülmektedir.

Titan

Güneş sisteminde bulunan 150’den fazla uydu arasında, kayda değer bir atmosfere sahip olan tek uydu Titan’dır. Nehirler halinde akan sıvılar barındıran Titan, aynı zamanda Güneş sistemindeki en büyük ikinci uydudur.

Titan ve Enceladus dışında bilinen diğer popüler uyduları; Tethys, Dione, Mimas, Iapetus, Rhea, Hyperion, Phoebe ve Epimetheus’tur.


Hazırlayan: Ege Can Karanfil
Editör:
Ögetay Kayalı

Referanslar

1. Eric Chaisson & Steve McMillan, Astronomy Today 8th edition, Chapter 12
2. CICLOPS, “Common Questions” <http://www.ciclops.org/sci/common_questions.php?js=1#ring>
3. NASA Solar System <https://solarsystem.nasa.gov/moons/saturn-moons/overview/>
4. NASA Solar System, “Enceladus” <https://solarsystem.nasa.gov/moons/saturn-moons/enceladus/in-depth/>
5. NASA Solar System, “Titan” <https://solarsystem.nasa.gov/moons/saturn-moons/titan/overview/>
6. NASA Solar System, <https://solarsystem.nasa.gov/planets/saturn/overview/>

Görsel Referansları

1. Nineplanets
2. Earthsky
3. Eric Chaisson & Steve McMillan, Astronomy Today 8th edition, Chapter 12, figure 3
4. NASA Solar SystemTitan
5. NASA Solar System – Enceladus
6. NASA Solar System – Rings
7. https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/hubble-sees-summertime-on-saturn/

Tablodaki veriler: <https://en.wikipedia.org/wiki/Saturn>

Kapak fotoğrafı: APOD, NASA, ESA, SSI, Cassini Imaging Team.

Ege Can Karanfil

Rasyonalist editör ve yazar. Orta Doğu Teknik Üniversitesi (ODTÜ) Fizik bölümü 4.sınıf öğrencisi. Nükleer fizik üzerine araştırmalar yapmaktadır.
Başa dön tuşu

 
Bilim dünyasındaki önemli gelişmelerden haberdar olmak için haftalık/aylık bültenimize abone olun.
Devam ederek gizlilik politikasını kabul etmiş olursunuz.