Satürn Gezegeni: Özellikleri, Halkaları, Uyduları, Atmosferi...

Satürn gezegeni, Güneş sisteminin altıncı gezegenidir. Güneş sisteminin en büyük ikinci 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 gezegeninin halka yapısı onu en popüler gezegenlerden biri yapar. Sadece gezegenin boyutu göz önüne alındığında Jüpiter'den küçüktür, fakat halkaları dahil, Jüpiter'den oldukça büyüktür.

Satürn'ün Özellikleri

Gezegenin kütlesi, uydularının hareketi yardımıyla belirlenebilir. Yapılan gözlemler doğrultusunda, Satürn'ün kütlesi 5.7x10²⁶ 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 gezegeninin yoğunluğu, suyun yoğunluğundan (1000 kg/m3) 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 basınçnispeten düşüktür. Basınçtaki bu fark, iki gezegenin yoğunluğu arasındaki farkın temel sebebidir. Bu noktada, bir kayaç gezegen olan Dünya'nın yoğunluğunun5510 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 dönüşhareketi 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 gezegeni, Güneş etrafındaki bir tam turunu 29 yılda tamamlamaktadır.

Görsel incelemeler, Satürn'ün dönüş periyodunun ekvatorda 10 saat 14 dakikaolduğunu, 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 yarıçapıise 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.

Her ne kadar uzaktan bakıldığında tek ve oldukça büyük bir halka yapısına sahipmiş gibi dursa da, aslında durum bundan biraz daha karışıktır. Satürn gezegeni, 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'ün halkalarının oluşumuna dair iki hipotez vardır. Bunlardan birisi gezegenin önceden büyük bir uyduya sahip olduğu ve bu uydunun bir çarpışma sonrasında parçalara ayrılarak bu parçaların gezegenin yörüngesine oturmasıyla bu halkaları oluşturduğudur. Diğer hipotez ise bu halka yapısının gezegenin oluşumu sırasında arta kalan materyalin, gezegenin yörüngesinde toplanmasıyla oluştuğudur. Ayrıca gezegenin en dıştaki silik E halkasının, uydusu Enceladus'taki gayzerlerden fışkıran buzları barındırdığı düşünülmektedir. Aynı zamanda halkaların kimyasal bileşenleri incelendiğinde de su buzu bakımından her bir halkanın farklılık gösterdiği görülmektedir.

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.

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.

Yörünge Parametreleri

Fiziksel Özellikleri

Atmosferi

Keşfi ve Gözlemleri

Satürn gökyüzünde oldukça parlak bir gezegen olduğundan dolayı, antik zamanlarda dahi insanlar onun aslında yıldızlardan farklı bir şey olduğunu biliyorlardı. Gökyüzünde yıldızlar gibi hareket yapmayıp, gökyüzünde "gezen" bu gök cisimleri "gezegen"lerdi. Lakin Güneş sisteminin bütün gezegenleri çıplak gözle, iyi hava şartları ve sıfır ışık kirliliğinde bile görülemez. Görülenler genellikle Merkür, Venüs, Mars, Jüpiter ve Satürn'dür.

17. yüzyılda modern teleskopların da keşfiyle insanlık bu gezegenlere daha yakından bakma şansı bulmuştur. Yeterli yakınlaştırma oranının elde edilmesiyle, çıplak gözle göremediğimiz halka yapısının olduğu ortaya çıkmış ve büyük bir şaşkınlığa neden olmuştur. Ardından 21. yüzyılda uzay teknolojisinin de gelişmesiyle bu gezegene çeşitli uzay teleskoplarıyla bakılmış, hatta yörüngesine uydular ve uzay araçları gönderilmiştir. Geçmişten günümüze olan bu gelişime bakıldığında, son yıllarda çok kısa zamanda çok daha fazla bilgi edindiğimiz ve birçok soruya bu bilimsel araçlar sayesinde yanıt bulduğumuzu söyleyebiliriz.

Tarihte Satürn'e dair ilk kanıtlar tarih öncesi dönemlere kadar uzanmaktadır. Babilli astronomlar, gezegenin hareketini sistematik bir şekilde kaydetmişlerdir. Aynı zamanda antik Yunan'da bu gezegen Phainonolarak biliniyordu. Yine Yunan astronom Ptomely, gezegenin yörüngesine dair hesaplamalarda bulunmuştur.

Halkaların ilk gözlemi ise bunu açısal olarak ayırt etmeyi sağlayabilecek bir teleskobun ona yöneltilmesini beklemiştir. Bilinen kayıtlara göre 1659 yılında bunu ilk defa Christiaan Huygens fark etmiştir. Her ne kadar Galileo1610 yılında Satürn'e bakmış ve bir gariplik fark etmiş olsa da, yetersiz çözünürlük yüzünden onların bir halka olduğunu anlayamamış ve sanki iki yanında iki uydu var da ondan dolayı basık görünüyormuş, şeklinde bir düşünceye kapılmıştır. Huygens ise daha iyi bir teleskobun getirdiği imkan sayesinde bu halka yapısını ortaya çıkarmıştır. Ayrıca Huygens gezegenin uydusu olan Titan'ı da keşfetmiştir. Yakın geçmişte gönderilen ve Satürn gezegeni hakkında önemli bilgiler sağlayan Cassini uydusu ise adını, diğer dört uydusu olan Iapetus, Rhea, Tethys ile Dione'yi keşfeden Giovanni Domenico Cassini'den almaktadır. Cassini aynı zamanda halkalar arasındaki boşluğu da ilk keşfeden kişi olmuştur (Cassini boşluğu).

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.

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

Manyetosfer

Satürn gezegeninin 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.

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.

Satürn'ün 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.

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

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.

Kısaca Satürn Gezegeni Özellikleri (Özet)

• Güneş sisteminin altıncı gezegenidir.
• Satürn gezegeni; Jüpiter, Uranüs ve Neptün gibi bir gaz devidir. Ayak basılacak kayaç bir yüzey yoktur.
• Satürn gezegeninin çok belirgin halka yapısı bulunmaktadır, bu halkalar irili ufaklı taş ve toz parçalarından oluşur.
• Halka yapısı 7 ayrı halkadan oluşur (A, B, C, D, E, F ve G olarak adlandırılır).
• Satürn gezegeni Güneş'ten ortalama 1.4 milyar kilometre uzaktadır (9.6 AB).
• Satürn gezegeni kendi ekseni etrafında 10 saat 33 dakikada döner.
• Yörüngesini 10,759 günde tamamlar.
• Halkasız haliyle boyutları Jüpiter'e oldukça yakındır (yarıçap 60,268 kilometre).
• Halka yapısının genişliği 280,000 kilometre, kalınlığı ise yalnızca 10 metre dolaylarındadır.
• Satürn gezegeninin yaklaşık %96'si hidrojen %3'ü helyumdan oluşmaktadır.
• Ortalama yoğunluğu 0.687 g/cm³'tür (sudan daha az yoğun olduğundan böyle bir madde suda yüzerdi).
• Kuzey kutbunda 30,000 kilometre genişliğe uzanan altıgen bir bulut sistemi vardır.
• Satürn gezegeninin toplamda 82 uydusu bulunur.
• Satürn gezegeninin en bilindik, küresel yapılı ve büyük uyduları Enceladus ile Titan'dır.

Hazırlayan:Ege Can Karanfil & Ögetay Kayalı
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 "Moons"
4. NASA Solar System, "Enceladus"
5. NASA Solar System, "Titan"
6. NASA Solar System
7. Wikipedia, "Saturn"

Görsel Referansları
1. Nineplanets
2. Earthsky
3. Eric Chaisson & Steve McMillan, Astronomy Today 8th edition, Chapter 12, figure 3
4. NASA Solar System - Titan
5. NASA Solar System - Enceladus
6. NASA Solar System- Rings

Tablodaki veriler: Wikipedia

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