Satürn
Satürn, adını Eski Roma tarım tansırsından alan, diğer adı Sekendiz olarak da bilinen, Güneş Sistemi’nin Güneş’e yakınlık bakımından 6. ve 120,660 km’lik ekvatoral çapıyla, Jupiter’den sonra en büyük gezegeni. Merkür, Venüs, Mars, Jüpiter gibi çıplak gözle izlenebilen beş gezegenden en uzağı olan Satürn, teleskopla incelendiğinde yeşilimsi bir renkte görünür.
Merkezinde sıcaklığın 12.000K olarak tahmin edildiği Satürn‘ün, basıncının 10 megabarın üzerinde olduğu düşünülmektedir. Güneş etrafında dönme süresi 29.44 yıl olan gezegenin kendi ekseni etrafında dönme süresi ise 10.656 saattir.
Gezegenler arasında en düşük yoğunluğa sahip olan Satürn’ün elipsoid görüntüsü, düşük yoğunluğuyla, gezegenin akışkan yapısı ve kendi çevresindeki dönüş hızının yüksekliğinin birleşmesinden ortaya çıkar. Kutuplar arasındaki çapının, ekvatorunun çapından %10 az olmasıyla Satürn, Güneş Sistemi’nin basıklık oranı en yüksek gezegenidir.
En dışında, gezegenin toplam hacminin %90'ını oluşturan ve en az 30.000 km’lik kalınlığa sahip olduğu bilinen bir moleküler hidrojen katmanı bulunan gezegenin, yüzeyine yaklaşıldıkça basınç, ısı ve yoğunluk düşerken, hidrojenin de sıvı halden gaza dönüştüğü görülür. Sadece 0,69 g./cm3 olan yoğunluğu ile, Dünya’nın yoğunluğunun % 12'sine denk gelen bir yoğunluğa sahip gezegen, suyun üzerinde batmadan durabilir.
Elektromanyetik tayfı üzerinde yapılan araştımalar sonucunda dış katmanlarının temel olarak hidrojen gazından oluştuğu belirlenen Satürn’ün iç yapısını araştırmaya yönelik bilgisayarda yapılan modelleme çalışmalarına göre, gezegenin merkezinde Satürn’ün toplam kütlesinin ¼’lük kısmını oluşturan bir çekirdeğin mevcut olduğu, bu çekirdeğin daha ince bir sıvı metal hidrojen katmanının yer aldığı ve son olarak da hidrojen moleküllerinin çevrelediği sonucuna varıldı.
Gezegenin sıvı çekirdeğinin, 10 saat 45 dakika 45 saniyelik dönme hızının yarattığı elektrik akımı şiddeti, magnetosferde uzamaya sebep olur. Isıl ve elektriksel iletkenliği çok yüksek olan bu katmanın, yaklaşık 20.000 km’lik bir kalınlıkla, çekirdekten gezegen yarıçapının yarısı kadar bir uzaklığa yayıldığı düşünülmektedir.
Ekvator hizasında, gezegenin merkezinden uzaklıkta, 67.000 km. ile 480.000 km. arasında ve yüzeyinden de 6.700 km. uzaklıkta bulunan ve kalınlıği yalkaşık 100 metre olan halkalar, çoğunluğunun çapı 1 cm. ile 10 m. arasında değiştiği düşünülen büyük sayıda buz parçacıklarından meydana gelir.
Halkaların yoğunlukları gezegenle aralarındaki mesafeye bağlı olarak büyük farklılık gösteren halkaların içinde boşluklar bulunduğu saptanmıştır.
Güçlü bir manyetik alana sahip olan Satürn’ün manyetik alanının, Güneş rüzgarları ile etkileşimi sonucunda büyük bir manyetosfer oluşur. Manyetik ekseniyle dönme ekseni hemen hemen çakışan gezegenin manyetik kutupları, Dünya’ya göre ters konumlanmıştı. Gezegenin manyetik alanının, yapısını karmaşıklaştıran bir dört kutuplu ve bir de sekiz kutuplu bileşeni vardır.
İçinde serbest elektronlar, iyonize atomlar, yüklü toz tanecikleri, nötr atom ve molekülleri içeren bir plazmanın bulunduğu Manyetosfer, Manyetopoz tarafından sınırlanır. Manyetik alan çizgileri boyunca toplanarak, Van Allen kuşakları benzeri ışınım alanları oluşturan serbest kalan yüklü parçacıklar, Satürn'ün manyetik kutuplarındaki, açık manyetik çizgiler boyunca ilerleyerek, atmosferin yüksek tabakalarında kutup ışıklarının ortaya çıkmasına neden olurlar.
Güneş'ten aldığı enerjinin 3 kat fazlasını dışarı yayan Satürn, normal şartlarda Güneş'e olan uzaklığına göre hesaplanan -202°C’den çok daha yüksek bir etkin sıcaklığa sahiptir.
Gezegen’in 27 derecelik eksen eğikliğinin, mevsimsel iklim değişikliklerine sebep olduğu düşünülmektedir. Ayrıca atmosfer üzerinde oluşan bulutların incelenmesi sırasında, atmosferden yere doğru şiddetli hareket tespit edilmiştir. Daha sonra bu durumun gezegenin stratosfer katmanında oluşan sisin nedeni olduğu sonucuna varılmıştır.
Ekvatora paralel bulut kuşakları gözlenen Satürn atmosferinde, bulut katmanları geniş bir yükselti aralığına dağılmış ve kalın bir atmosfer kütlesi ile örtülmüşlerdir. Zıt yönde ve büyük bir hızla ilerledikleri gözlemlenen hareketli ekvator kuşakları, batıdan doğuya doğru 1800 km/saat hızında kesintisiz bir akımla, kuzeye ve güneye doğru 35. enleme kadar genişleyerek, gezegenin en büyük meteorolojik yapısını oluştururlar. Bu özelliğiyle üzerinde en hızlı rüzgar esen gezegen olma özelliği taşıyan Satürn’de yağmur, ancak bin yılda bir metan sağanağı şeklinde yağar.
Yeryüzünden yapılan gözlemlerde, günler, bazen haftalar süren fırtına alanları olduğu düşünülülen 'beyaz leke'ler gözlenen Satürn’de, Cassini uzay sondası, kısa süre içinde birçok yeni fırtına alanı saptamıştır.
İlk olarak 1610 senesinde Galilei Galileo tarafından ilkel denebilecek bir teleskopla gözlemlenen ve 1655 senesinde de Hollandalı bilim adamı Christiaan Huygens’in kullandığı daha gelişmiş bir teleskopla, gerçek yapısı daha net gözlemlenebilen Satürn halkalarının, ince yapılı yassı ve birbirinden ayrı oldukları ortaya kondu. 1659 yılında, Galileo'nun gözlemlerinde bahsettiği oluşumların Satürn'ün halkaları olduğunu açıklayan Huygens Satürn'ün en büyük uydusu Titan'ı da keşfetti.
Yapıları ve içerikleri hakkında çeşitli bilgilerin toplanmasının ardından, en dıştaki halkadan en iç teki halkaya doğru sırası ile A, B, C, E, F ve G isimleri verilen halkaların, düşünülenden daha karmaşık oldukları ve çok sayıda çemberden meydana geldikleri belirlendi. En dışta bulunan A halkasinın dış yarıçapı 136,600 km iken; en içte bulunan G halkasınınki 168,000 km.’dir.
Birkaç yüz metre genişliğinde olan bu halkalar, ekvator hizasında sabit konumda bulunurlar. En gelişmiş halka sistemine sahip gezegende, halkaların çapı gezegenin çapının 8 katını bulur.
Sayısız farklı boyuttaki cisimden oluşan halkaların dönme hızı, yörüngedeki cisimlerin gezegene yaklaşıp uzaklaşma durumuna göre farklılık gösterir. Yörüngede dönem cisimlerin arasında toz boyutunda olanlar olduğu gibi, Ay boyutunda olanlar da vardır. Ancak bu bütüklükteki cisimlerin sayısı azdır. Ayrı ayrı gözlemlemenin çok zor olduğu bu cisimlerin boyut ve nitelikleri güneş ışığı ve radar dalgalarını yansıtma tarzlarına göre belirlenmiştir.
Orta boy teleskoplar ile ayırt edilebilecek halkalara sahip gezegen, yörüngesini tamamladığı 29,4 yıllık periyotta iki kez dünya ile aynı düzlemde bulunur. Halkalarla Dünya’nın aynı hizada konumlandığı bu süre zarfında halkalar görülemez.
Resmi olarak ad verilmiş 34 uydusu bulunan Satürn'ün, 2004 yılında keşfedilen ve 4 Mayıs 2005'te Uluslararası Gökbilim Birliği'nin 8523 sayılı sirküleri ile duyurulan 12 yeni uydusu ve 2005 yılı içinde gözlenen ve 5 Mayıs 2005' te 8524 sayılı sirküler ile duyurulan bir yeni uydusu ile toplam sayı 47'ye yükseldi. Satürn’ün henüz doğrulanmamış birkaç uydusu daha bulunmaktadır.
1670'ler ve 1680'lerde Fransız-İtalyan astronom Giovanni Domenico Cassini’nin, halkaların içindeki Cassini bölümünü ve Japetus, Rhea, Tethys, Dione adları verilen dört yeni uyduyu daha keşfetmesinin ardından 1789 yılında İngiliz astronom Sir William Herschel Satürn'ün basıklık derecesini hesapladı ve Mimas, Enceladus adı verilen iki yeni uydu daha buldu.
1837'de Alman gökbilimci Johann Encke’nin halkalardaki kendi adıyla anılan boşluğu keşfetmesinin ardından, 1850’lerden sonra Edouard Roche, James Clark Maxwell, Daniel Kirkwood adlı bilim adamları halkaların yapılarına ve içeriklerine dair fikirleri geliştirdiler.
1848'de William Lassell’ın Hyperion'u, 1898'de William Henry Pickering’in de Phoebe'yi keşfetmesini takiben 1903’te, gezegen yüzeyinde bugün fırtına alanları olduğu düşünülen “beyaz leke”ler olduğu saptandı.
1966'da Janus ve Epimetheus’un keşfinin ardından 1973 senesinde gönderilen Pioneer 11 uzay aracı, 1 Eylül 1979'ta Satürn'ün 21.000 km. yakınından geçti. Teknik donanımının sınırlı olmasına rağmen, daha sonra gerçekleştirilen uçuşların planlanmasında büyük rolü olan bu araç sayesinde, Satürn'ün ebatları ve çekim gücü duyarlı biçimde ölçüldü ve gezegenin yoğunluğunun ve kütle hesapları daha büyük kesinlikle yapıldı. Sonda Satürn ve uydularının fotoğraflarını çekerken; gezegen ve halkaları ilk kez karanlık yüzlerinden gözlendi. Pioner 11’in görevi sırasında, F halkası keşfedildi.
1977 yılında fırlatılan Voyager 1 ve Voyager 2 uzay araçlarının, Kasım 1980 ve Ağustos 1981’de Satürn'ün yakınından geçmeleri sırasında gezegen ve uydularının çok sayıda yüksek çözünürlüklü görüntüsü elde edilirken, Satürn atmosferindeki bantlar gözlemlendi. 1800 km/saat hızına ulaşan büyük ölçekli atmosfer akımları saptanan gezegen atmosferindeki helyum oranının, Jüpiter'dekine göre az olduğu belirlendi.
Halkaların ayrıntılı yapısının incelenmesi sırasında sayısız küçük halkadan oluştukları saptandı. Yeryüzünden yapılan gözlemlerde sınırlı şekilde görülebilen D ve E halkalarının varlığı kanıtlanırken, G halkası keşfedildi. Kutup ışıkları gözlenirken, orta enlemlerde mor ötesi bantta kutup ışıklarına benzer, nedeni açıklanamayan ışınımlar ve B halkasında ışınsal yoğunluk değişimleri saptandı.
Bu gözlemler sırasında Satürn'ün 3 yeni uydusu keşfedildi. O dönemde yapılan incelemeler sırasında gözden kaçan 4. uydu Pan'ın farkedilmesi, Voyager 2 uzay aracının gezegeni ziyaretinden 9 yıl sonra eldeki fotoğrafların yeniden incelenmesi sırasında gerçekleşti. Gezegenin karanlık yüzünden radyo dalgaları ile yapılan gözlemlerle atmosferin değişik düzeylerindeki sıcaklıklar ölçüldü.
Satürn ve sisteminin araştırılması amacıyla 1997 yılında fırlatılan ve iki ayrı uzay sondasından oluşan Cassini-Huygens uzay aracı, 1 Temmuz 2004 tarihinde Satürn çevresinde yörüngeye girdi. 14 Ocak 2005 tarihinde Huygens iniş aracı ana mekikten ayrılarak, Titan üzerine indi. Cassini sondası da gezegen çevresinde değişen yörüngeler izleyerek Satürn ve çeşitli uydularını gözlemlemeye başladı.
Satürn'ün 4 yeni uydusunun daha keşfedildiği ve 2008 yılına kadar devam etmesi planlanan programda Huygens sondası, Titan yüzeyine iniş sırasında uydunun atmosferi ve yüzeyi hakkında veriler topladı ve görüntüler elde etti.
