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Argomenti della pagina
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Termini da conoscere
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Albedo,
Atmosfera,
Campo magnetico,
Corpo celeste,
Eclittica,
Energia,
Equatore,
Fusione nucleare,
Gravità,
Magnitudine,
Massa,
Pianeta,
Orbita,
Rivoluzione,
Rotazione,
Satellite,
Spettro elettromagnetico,
Stella |
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Il pianeta Saturno: Generalità e Dati |
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Osservazione di Saturno |
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Dati Fisici |
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Diametro |
Equatoriale: 120.536 km
Polare: 108.728 km |
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Schiacciamento |
0,097962 |
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Masse terrestri |
95,16 |
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Densità media |
0,69 g/cm3 |
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Gravità |
11,62 m/s2 |
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Velocità di fuga |
32,26 km/s |
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Rotazione siderale |
0,44401 giorni |
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Obliquità su eclittica |
26,73° |
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Albedo |
0,47 |
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Magnitudine minima |
-0,5 |
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Temperatura superf. |
-180°C |
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Dati Orbitali |
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Distanza media dal Sole |
1.429.502.000 km |
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Perielio |
1.348.605.000 km |
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Afelio |
1.505.804.000 km |
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Eccentricità |
0,054685 |
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Inclinazione su eclittica |
2,4867° |
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Rivoluzione siderale |
29,460 anni |
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Velocità media |
9,64 km/s |
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Rivoluzione sinodica |
378,0 giorni |
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Apogeo |
1.201.502.000 km |
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Perigeo |
1.652.787.000 km |
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Massimo diametro |
20,7'' |
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Minimo diametro |
15,0'' |
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Saturno
è il sesto pianeta del Sistema Solare in ordine di distanza dal Sole ,
ed il secondo più grande in termini di dimensioni dopo Giove.
E' un pianeta gassoso,
e come tale privo di una superficie propriamente detta, caratterizzato da una bassa
densità (inferiore a quella dell'acqua, tanto che poggiandolo su un immenso
oceano, Saturno galleggerebbe) e dai famosi anelli, che durante
le osservazioni lasciarono dubbioso persino Galileo. La posizione degli anelli,
infatti, faceva si che Saturno, visto con gli strumenti dell'epoca,
apparisse di forma diversa ad ogni osservazione.
La forma di Saturno è molto schiacciata ai poli, caratteristica
comune ai pianeti gassosi ma accentuata sul Signore degli Anelli a causa
della sua grande velocità di rotazione.
La differenza di diametro tra equatore e poli è di circa il 10%. La distanza media
dal Sole è di 1,427 miliardi di chilometri, dati da una rivoluzione che impiega
29,458 anni terrestri ad essere completata. A quella distanza, la luce del Sole
giunge con una intensità cento volte minore rispetto a quella percepita dalla Terra.
Inclinazione orbitale di 2,488° rispetto all'eclittica, con una eccentricità
dello 0,056.
Gli anelli di Saturno osservati dalla Terra sono due (A e B), intervallati
dalla Divisione di Cassini (una striscia nera che divide l'anello
A dall'anello B). I viaggi delle sonde, tuttavia, hanno evidenziato altri anelli
più deboli. Gli anelli si dispongono in sette fasce tra loro intervallate. Le fasce
si dispongono in orizzontale ed hanno uno spessore di non più di 2 Km, mentre sono
larghe circa 120mila Km. Il materiale (polveri e ghiaccio) è presente all'interno
degli anelli in quantità molto bassa. La loro genesi dovrebbe essere recente, anche
se è ancora in discussione. Gli anelli dovrebbero essere formati da detriti: quello
che non si capisce è se questi detriti sono il resto di un impatto avuto da Saturno
oppure sono il residuo dei materiali con i quali lo stesso Saturno si è formato.
Si pensava che gli anelli fossero destinati a scomparire in pochi milioni di anni,
ma recenti scoperte dicono che gli anelli ci sono sempre stati, ma sempre diversi:
si riformano nel tempo.
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Impossibile stabilire il numero di satelliti di Saturno
dal momento che, teoricamente, ogni particella di ghiaccio che compone gli anelli
è un satellite. Il satellite più importante è senza dubbio Titano,
che possiede (unico nel Sistema Solare) una densa atmosfera. Tutti i satelliti,
tranne Febe
ed Iperione, ruotano in modo sincrono
(mostrano la stessa faccia a
Saturno dal momento che rotazione e rivoluzione coincidono). Iperione,
in assoluto, è il satellite che diede un forte impulso alla teoria del
caos, grazie alla sua rivoluzione estremamente randomica. Una prerogativa
di alcuni satelliti di Saturno è data dal fatto che alcuni di questi hanno la stessa
orbita ma non si scontrano mai (es.: Teti co-orbita con Telesto
e Calipso).
Dubbi sono sempre esistiti sulla durata del giorno su Saturno:
precedenti studi ipotizzavano 10 ore 39 minuti e 24 secondi mentre analisi più recenti
hanno mostrato una differenza di sei minuti in più. A cosa è dovuta questa differenza?
E' risultato che la rotazione di Saturno è variabile in cicli
di 25 giorni. Visto che 25 giorni sono il tempo di rotazione del Sole visto da Saturno,
ne segue che la rotazione di Saturno è influenzata nel breve periodo
dai venti solari e dal campo magnetico solare. Nel lungo periodo, inoltre, potrebbe
essere influenzata anche dalle particelle emesse dai geyser di Encelado.
A ciò si aggiunge che la rotazione di Saturno è di tipo differenziale:
gli strati superiori equatoriali impiegano 10,233 ore a compiere un giro intorno
al proprio asse mentre nucleo e mantello ruotano in 10,675 ore. E' questo un
tipo di rotazione classico dei pianeti gassosi e comunque dei corpi non rocciosi,
dal momento che anche il Sole possiede una rotazione differenziale intorno al proprio
asse. |
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Atmosfera di Saturno |
L'atmosfera di Saturno si manifesta sottoforma di fasce di
differente colore, esattamente come accade per Giove anche se in maniera molto più
sfumata. Soltanto all'equatore le fasce diventano più facilmente individuabili.
Anche su Saturno, come su Giove, esistono tempeste circolari all'interno
delle fasce. Saturno condivide con Giove anche altri fattori, come
la composizione chimica (75% di idrogeno e 25% di elio unitamente a tracce di acqua,
metano, ammoniaca, fosforo, arsenico e roccia). Idrogeno, fosforo ed arsenico sono
presenti, tuttavia, in quantità maggiore rispetto alla quantità presente sul pianeta
Giove.
La spettroscopia nelle frequenze dell'infrarosso ha rivelato tracce di monossido
di carbonio, fosfina, idruro di germanio ed arsina in quantità microscopiche: si
tratta di sostanze che normalmente non si combinano con atmosfere basate su idrogeno
ed elio, tuttavia potrebbero essersi formate in reazioni chimiche sconosciute e
poi spinte verso lo strato superiore dell'atmosfera fino a rendersi visibili
spettroscopicamente.
I venti che spazzano Saturno sono fortissimi, soffiando fino a 1800 km/h nelle fasce
equatoriali. Anche i cicloni non sono rari, soprattutto nelle zone circumpolari,
con dimensioni che arrivano ai 1200 km.
La composizione è molto simile a quella della nebulosa primordiale da cui si è formato
il Sistema Solare.
Anche all'interno, Saturno è simile al suo
più grande vicino Giove: un nucleo roccioso che occupa più o meno 0,2 raggi planetari
(più o meno la dimensione della Terra), uno strato di idrogeno metallico liquido
ed uno strato di idrogeno molecolare che occupano uno spazio esteso tra 0,2 e 0,5
raggi planetari, accompagnati da diversi tipi di ghiaccio e sottoposti ad una pressione
di 3 milioni di atmosfere. Saturno possiede un nucleo molto caldo
(circa 12000 K) ed irraggia un'energia superiore di circa due volte a quella
che riceve da Sole. La maggior parte di questa energia è generata da una lenta compressione
gravitazionale (meccanismo di Kelvin-Helmholtz) e non da un meccanismo
di fusione (non è una stella). L'elio, più pesante dell'idrogeno, dovrebbe
sprofondare nell'oceano liquido di idrogeno molecolare ed elio, comprimersi
e liberare calore che per convenzione migra verso la parte alta dell'atmosfera.
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Campo magnetico e aurore polari |
Un campo magnetico intorno a Saturno fu scoperto già nel 1979
dalla sonda Pioneer I, per poi essere misurato dalla Voyager a valori simili a quelli
del campo magnetico terrestre. Questo campo origina dallo strato di idrogeno liquido
all'interno del pianeta, che genera frequenti scariche elettriche, e dalla elevata
rotazione planetaria. Con un orientamento molto simile a quello di rotazione, dal
quale differisce per meno dell'1%, il campo magnetico si estende per circa 2
milioni di chilometri ed oltre, in direzione opposta al Sole.
 L'interazione
tra questa magnetosfera ed il vento solare genera anche su Saturno
imponenti
aurore polari, fotografate anche dall'Hubble Space Telescope
e dalla strumentazione ad infrarosso della sonda Cassini, proprio a dicembre 2008.
In realtà, a differenza di quanto avviene per Giove e Terra, la forma delle
aurore polari di Saturno non è mai uguale alle aurore finora verificatesi. Il VIMS (Visual
and Infrared Mapping Spectrometer) della sonda Cassini, osservando nel vicino infrarosso,
ha visto aurore per nulla circolari interessare aree molto vaste della regione polare
settentrionale occupando zone che in teoria non dovrebbero essere affatto interessate
da questi fenomeni.
Il campo magnetico di Saturno è più debole di quello gioviano quindi le aurore sono
dettate principalmente dall'intensità e dalle variazioni del vento solare. L'aurora
di dicembre 2008, del tutto nuova per forma e zone interessate, sembra coprire la
regione estesa tra gli 82° di latitudine ed il Polo Nord di
Saturno. Inoltre, sembra
soggetta a cambiamenti che la portano addirittura a sparire e ricomparire nel tempo
medio di circa 45 minuti. La motivazione di questa varietà di aurore porta a pensare
che ci sono molti fattori che ancora ci sfuggono relativamente alla magnetosfera
di Saturno ed alla sua interazione con il vento solare.
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I satelliti di Saturno |
Il numero di satelliti di Saturno è imprecisato: anche i frammenti
di ghiaccio che compongono gli anelli potrebbero essere classificati come satelliti.
Le sonde che si sono avvicinate a Saturno hanno scoperto numerosi nuovi satelliti
ad ogni avvicinamento, e Cassini sta continuando questo lavoro.
Si possono ipotizzare alcuni gruppi di satelliti, per ora.
 I
satelliti pastori sono lune orbitanti all'interno
oppure nelle zone appena periferiche del sistema di anelli, ed hanno il compito
di modellarli, evitando sfumature e quindi dotando gli anelli stessi di bordi netti.
Alcuni esempi di questi satelliti sono Pan, Atlante, Prometeo,
Pandora, Epimeteo e Giano. Il fatto che alcuni satelliti costringano le particelle che compongono
gli anelli a seguire certe orbite sollevò anche qualche ilarità, perché adattare
la teoria del cane pastore e delle pecore agli anelli di Saturno sembrava un po'
azzardato.
Tuttavia le cose stanno proprio così, come dimostrò una immagine del Voyager 2
che
ritraeva proprio Pandora e Prometeo a far da guardia al piccolo anello F di Saturno.
Prometeo è più interno rispetto ai corpi dell'anello F e quindi ha
una velocità maggiore (Terza Legge di Keplero).
Quando passa vicino ai corpi
dell'anello, esercita una attrazione gravitazionale su di essi trascinandoseli
dietro e facendo aumentare la loro velocità. Aumentando la velocità, i corpi aumentano
la propria orbita e tendono a spostarsi verso l'esterno ma è qui che incontrano Pandora, più esterna e più lenta, che ne riduce di nuovo la velocità riportandoli
ad un'orbita più bassa, quella di prima. E' in questo modo che i pastori
tengono a bada i corpi che compongono gli anelli evitandone la dispersione. A Dicembre
2008, la sonda Cassini ha mostrato anche dei frame in cui si nota chiaramente che Prometeo strappa anche materiale all'anello F nel punto di apoasse (punto di
maggior lontananza da Saturno
e di maggior vicinanza ai corpi dell'anello) creando
dei ponti di materia tra l'anello stesso ed il piccolo satellite (Video NASA).
I grandi satelliti interni sono quelli più vicini a Saturno,
che orbitano all'interno dell'anello E: Mimante,
Encelado, Teti
e Dione.
Ci sono molti altri satelliti oltre a questi quattro maggiori, che coprono le stesse
orbite.
Le lune coorbitanti sono satelliti di tipo troiano,
che condividono la stessa orbita intorno a Saturno con un'altra luna occupando
i punti lagrangiani, il che garantisce una distanza tale da evitare collisioni ora
e per sempre. Ad esempio, Teti condivide l'orbita
con Telesto e Calipso, mentre Dione la divide con Elena
e Polideuce.
Le grandi lune esterne orbitano oltre
l'anello E e sono Rea, Iperione, Titano
e Giapeto.
I satelliti di Saturno offrono proprio l'idea di un mini-sistema solare in piena
regola, e molti sono interessanti anche dal punto di vista biologico.
Titano è un
satellite molto grande, l'unico del Sistema Solare dotato di atmosfera e quindi
di grandissimo interesse per gli astronomi.
ALCUNI STRANI MOVIMENTI
Alcune leggi di movimenti dei corpi trovano in Saturno una degna ed affascinante
applicazione, per la quale vale la pena di ricordare la Terza Legge di Keplero,
per la quale il quadrato del periodo di rivoluzione dei corpi intorno
al fuoco dell'orbita è direttamente proporzionale al cubo del semiasse orbitale.
Giano ed Epimeteo, esterni all'anello F, condividono la stessa orbita, con uno
scarto di soli 50 km in termini di lontananza da Saturno. Giano è molto più grande
di Epimeteo. Uno dei corpi, quello più vicino a Saturno di 50 km, è più veloce e
quindi raggiunge la luna più esterna che viaggia più lenta. Dal momento che le loro
dimensioni superano i 50 km che li separano, lo scontro dovrebbe essere cosa certa
ma non accade. Durante l'avvicinamento, i due oggetti si influenzano gravitazionalmente.
Il corpo più veloce viene reso ancora più veloce dall'attrazione dell'oggetto
più lento che lo precede. L'oggetto più lento diventa ancora più lento perché
attratto dal corpo che lo segue. Il satellite che acquista velocità, per la Legge
di Keplero, allarga la sua orbita mentre il satellite che perde velocità la accorcia
rispetto al fuoco. Il satellite che prima era più interno si porta all'esterno
per la maggiore velocità, quello che era più esterno si porta all'interno per
la riduzione di velocità. Ora, però, il satellite più esterno deve andare più piano
di quello più interno sempre per la Terza Legge di Keplero, quindi i due corpi si
allontanano di nuovo. Giano ed Epimeteo si scambiano l'orbita ogni quattro anni:
a volte è più vicino uno, a volte è più vicino l'altro.
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Gli Anelli |
La prima cosa che balza agli occhi di Saturno ovviamente sono gli anelli, anche
se oggi sappiamo che gli anelli stessi sono una prerogativa di tutti i pianeti gassosi
del nostro Sistema Solare. Quelli di Saturno,
tuttavia, sono gli unici visibili
in maniera netta anche con semplici binocoli.
Gli anelli planetari di Saturno sono composti da milioni di oggetti ghiacciati delle
dimensioni massime di un chilometro di diametro, disposti sul piano equatoriale
del pianeta. Inizialmente si pensava che gli anelli avessero una continuità e non
fossero formati da piccoli elementi granulari, tuttavia già nel 1859 il fisico Maxwell
riuscì a dimostrare teoricamente la composizione discreta degli anelli
saturniani.
Gli anelli iniziano da una altezza di 6600 chilometri sopra le nubi di Saturno
ed
arrivano a 120.000 chilometri, con uno spessore di circa 3 chilometri.
Proprio gli anelli fecero sì che Galilei, parlando di Saturno,
lo definì bizzarro.
A volte visti di taglio, altre volte più visibili, facevano assumere al pianeta
una forma sempre diversa. Galileo ci impazzì tanto da lasciarlo stare per un
po'. All'inizio, nel 1610, il nostro astronomo individuò per Saturno due corpi
laterali che davano al pianeta un aspetto "tricorporeo". L'anno dopo i corpi
esterni erano scomparsi, tanto da far credere a Galileo di aver avuto abbagli
legati a difetti dell'ottica. Poi apparvero di nuovo ma con forma diversa. Fu Huygens, nel 1659, ad individuare la natura esatta degli anelli.
Ci sono sette fasce di anelli, separate da spazi quasi vuoti occupati e delineati
dai satelliti pastori del pianeta.
Non è ancora noto come si siano formati: potrebbero essere il resto di un satellite
disintegrato da una cometa oppure il residuo del materiale che ha formato Saturno
e che non è riuscito a collassare sul pianeta. Recenti studi parlano di materiale
sempre nuovo. gli anelli ci sono sempre ma sono composti sempre da materiale che
si rinnova, il che lascia pensare che sia una caratteristica genetica del pianeta
gassoso.
Gli anelli vengono chiamati con le lettere dell'alfabeto: inizialmente A era
il più esterno e man mano si andava verso l'interno aumentando le lettere. Le
scoperte successive hanno avuto il difetto di mescolare le lettere, facendo perdere
questa continuità.
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Nome
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Distanza dal centro in km
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Larghezza
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Note
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Anello D
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60.000 - 72.600
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12.600
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Si tratta dell'anello planetario più interno di Saturno, posto all'interno
dell'anello C e molto rarefatto.
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Divisione di Guerin
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72.600 - 73.800
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1.200
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Spazio vuoto presente tra gli anelli D e C del sistema di anelli planetari di Saturno.
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Anello C
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73.800 - 92.000
|
17.500
|
Con una massa totale di 1,1x1018 kg, è il secondo anello più interno
dopo l'anello D. E' noto come anello di garza dal momento che è
molto meno luminoso degli altri.
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Divisione di Colombo
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77.800 - 77.900
|
100
|
Dal nome dell'astronomo italiano Giuseppe Colombo, si tratta di uno spazio vuoto
posto tra gli anelli C e B di Saturno.
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Divisione di Maxwell
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87.500 - 87.770
|
270
|
Dedicata al fisico James C. Maxwell, si tratta di uno spazio vuoto presente tra
gli anelli C e B, contiguo alla divisione di Colombo.
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Anello B
|
92.000 - 117.500
|
25.500
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Con una massa totale di 2,8x1019 kg, è l'anello più brillante insieme
all'anello A, al suo esterno. L'anello B si compone di numerosi anelli minori
e da regioni con alta densità di polveri, che conferiscono all'anello stesso
una forma a raggiera.
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Divisione di Cassini
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117.500 - 122.200
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4.700
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Dedicata a Giandomenico Cassini che la scoprì nel 1675, è la separazione posta tra
gli anelli B ed A del pianeta Saturno. Si tratta della divisione più famosa, visibile
anche attraverso strumentazioni amatoriali. La divisione è dovuta all'influenza
gravitazionale di Mimas, che espelle materiale al suo passaggio.
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Separazione di Huygens
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117.680
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285-400
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Dedicata a Christiaan Huygens, è uno spazio vuoto tra gli anelli B ed A di Saturno,
all'interno della vasta divisione di Cassini.
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Anello A
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122.200 - 136.800
|
14,60
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Con una massa totale di 6,2x1018 kg, con l'anello B, è il più brillante
del pianeta ed è posto all'esterno dell'anello B e della divisione di Cassini.
Il suo bordo esterno è collimato dal satellite pastore Atlante. Al suo interno ci
sono due regioni povere di materiale: la divisione Encke e la divisione di Keeler.
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Divisione di Encke
|
133.570 - 133.570
|
325
|
Spazio vuoto all'interno dell'anello A. La mancanza di materiale in questa
zona (non assoluta, ma rarefatta) è dovuta al satellite pastore Pan. All'interno
della divisione, la missione Cassini ha rivelato la presenza di un minuscolo anello.
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Divisione di Keeler
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136.530
|
35
|
Spazio vuoto presente all'interno dell'anello A, dovuto al satellite pastore
Dafni.
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R/2004 S1
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137.630
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190 ?
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Designazione temporanea di un anello saturniano, posto tra l'anello A e l'anello
F nell'orbita del satellite Atlante. Sottile e poco visibile, è stato scoperto
ed annunciato il 9 settembre 2004 sulla base di immagini della sonda Cassini.
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R/2004 S2
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138.900
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?
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Designazione temporanea di un anello saturniano, posto tra le orbite di Atlante
e Prometeo. Sottile e quasi invisibile, è stato scoperto nel 2005 sulla base di
immagini provenienti dalla sonda Cassini.
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Anello F
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140.210
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30-500
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Anello esterno di Saturno, è stato scoperto nel 1979 ed è tenuto stabile da due
satelliti pastore come Prometeo e Pandora, internamente ed esternamente. La sua
struttura si compone di molti piccoli anelli attraversati da noduli, accumuli di
materiale o satelliti minuscoli. La luna Prometeo genera canali e raggi sull'anello
con le sue interazioni gravitazionali. Il periodo orbitale è di 14h 50m 28s.
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Anello G
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165.800 - 173.800
|
8.000
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Anello esterno di Saturno, è debole di polveri ed è delimitato da Giano ed Epimeteo.
Scoperto nel 1980 dalla Voyager 1, ha un periodo orbitale di 19h 52m 43s ed è composto
da particelle con dimensioni che vanno da qualche micrometro a qualche millimetro.
Il suo bordo più interno a volte appare più luminoso e questa maggiore luminosità
è fatta risalire a scontri di residui ghiacciati che interagiscono con la gravità
di Mimas.
Il 61° satellite di Saturno, scoperto nel 2009 e con un diametro di circa 1,5
chilometri, è del tutto speciale: risulta centrato in un brillante arco
all'interno dell'anello G: proprio il neo-scoperto satellite potrebbe essere il
motivo dell'esistenza dell'anello G. Piccoli impatti potrebbero aver sollevato
getti di polvere dalla superficie del satellite fino a formare l'anello,
distribuitosi lungo il piano orbitale del satellite stesso.
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Anello E
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180.000-480.000
|
300.000
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Anello più esterno di Saturno, scoperto dalla Voyager 1 nel 1980. E' molto
largo, delimitato internamente dal pastore Mimas ed esternamente dall'orbita di
Rhea, il satellite con gli anelli. Composto da materiale ghiacciato e polveroso,
viene alimentato dal vulcanismo del satellite Encelado, dal quale ottiene anche
la salinità proveniente dal presunto mare salato di Encelado. |
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