Saturno è il sesto pianeta del sistema solare in ordine di distanza dal Sole e il secondo pianeta più massiccio, subito dopo Giove. Rispetto alla Terra, ha un raggio medio 9,48 volte maggiore e una massa 95 volte superiore. Saturno è classificato come gigante gassoso, insieme a Giove, Urano e Nettuno, ed è composto per il 95% da idrogeno e per il 3% da elio, a cui seguono gli altri elementi; il nucleo, consistente in silicati e ghiacci, è circondato da uno spesso strato di idrogeno metallico e quindi da uno strato esterno gassoso. Il pianeta ha un esteso e vistoso sistema di anelli esterni, che consistono principalmente in particelle di ghiaccio e polveri di silicati. Insieme agli anelli, orbitano 293 lune conosciute, e per questo Saturno detiene il primato per il maggior numero di satelliti, nel sistema solare. Tra queste lune, Titano è la più grande (più grande di Mercurio e Plutone) e anche l'unica del sistema solare ad avere un'atmosfera di grandissimo interesse. I venti, nell'atmosfera di Saturno, possono raggiungere i , risultando significativamente più veloci di quelli su Giove e leggermente meno veloci di quelli che spirano nell'atmosfera di Nettuno.
Il nome di Saturno deriva dall'omonimo dio della mitologia romana, omologo del titano greco Crono. Il suo simbolo astronomico (♄) è una rappresentazione stilizzata della falce del dio dell'agricoltura.
Osservazione
Saturno è il pianeta più lontano dalla Terra facilmente visibile a occhio nudo, con una magnitudine apparente che oscilla tra 1,2 e –0,24. Il momento migliore per osservare il pianeta è nel cielo notturno quando si trova più vicino a noi (opposizione), ovvero quando la Terra è tra il Sole e Saturno. A occhio nudo appare in genere come un dischetto luminoso giallastro e a volte si intravede una certa forma ovale, data dagli anelli. Con un qualunque aiuto ottico, tipo un binocolo con 6 o 7 ingrandimenti, si può confermare che l'oggetto visto è proprio Saturno, ma per vedere, ad esempio, la separazione degli anelli dal pianeta, è necessario un binocolo con almeno 15x o mediamente tra 18x e 25x, poiché molto dipende anche dagli individui (acutezza visiva) e dalle condizioni di osservazione (seeing). Con la visione monoculare è necessario un telescopio con almeno 25-30 ingrandimenti, per potere distinguere il disco del pianeta e gli anelli.
Saturno ha un periodo di rivoluzione di circa 30 anni e quando si trova in determinati punti della sua orbita, ogni 15 anni gli anelli scompaiono alla vista, poiché vengono a trovarsi perfettamente di taglio visti dalla Terra. Oltre alla distanza dalla Terra, la luminosità di Saturno dipende anche dalla posizione degli anelli: se sono orientati in modo favorevole, come avvenne ad esempio nel 2002, sono maggiormente visibili e contribuiscono ad aumentare sensibilmente la luminosità apparente di Saturno (con differenze di cinque volte tanto).Talvolta Saturno, come altri corpi del sistema solare che giacciono nei pressi dell'eclittica, è occultato dalla Luna. Nel caso di Saturno il fenomeno ha luogo con determinati cicli: a un periodo di dodici mesi, durante i quali il pianeta viene occultato dodici volte dalla Luna, segue un periodo di circa cinque anni, durante il quale non si verificano occultazioni. Questo succede perché l'orbita della Luna intorno alla Terra è inclinata rispetto all'orbita della Terra attorno al Sole, e solo quando Saturno si trova in corrispondenza del punto dove l'orbita della Luna attraversa il "piano dell'eclittica" avvengono le occultazioni.
Storia delle osservazioni Saturno è il penultimo dei pianeti visibili a occhio nudo ed era conosciuto sin dall'antichità. Gli astronomi babilonesi osservavano e registravano regolarmente i movimenti del pianeta. Nell'antica mitologia romana il dio Saturno, da cui il pianeta prende il nome, era il dio dell'agricoltura ed era considerato l'equivalente del titano greco Crono. Lo scienziato greco Tolomeo basò i suoi calcoli dell'orbita di Saturno su osservazioni fatte mentre il pianeta era all'opposizione.
Il primo astronomo a osservarne la forma peculiare fu Galileo, che nel 1610 non riuscì a risolvere completamente la figura del pianeta circondato dai suoi anelli. Inizialmente il pianeta gli apparve accompagnato da altri due corpi sui lati, e pertanto lo definì "tricorporeo". Con le osservazioni successive e l'uso di strumenti più evoluti la variazione dell'angolo visuale degli anelli gli mostrò via via aspetti diversi, che lo spinsero a definire bizzarro il pianeta. Galileo nei suoi schizzi ipotizzò varie soluzioni per la forma di Saturno, fra cui anche possibili anelli che erano tangenti la superficie del corpo celeste.
Nei secoli successivi Saturno fu oggetto di studi approfonditi. Nel 1649 Eustachio Divini, un costruttore di telescopi marchigiano, pubblicò per la prima volta un'illustrazione dettagliata degli anelli di Saturno; il teologo cattolico Leone Allacci verso la metà del XVII secolo teorizzò fantasiosamente che gli anelli fossero stati originati dal Santo prepuzio. Nel 1655 l'astronomo olandese Christiaan Huygens fu il primo a intuire la natura anulare dei corpi visti da Galileo attorno al pianeta e scoprì anche il satellite Titano. Giovanni Cassini nel 1675 fu il primo a ipotizzare la natura degli anelli e vi individuò la prima suddivisione, o lacuna, che ancora oggi porta il suo nome. Inoltre scoprì altre quattro lune saturniane: nel 1671 Rea, Giapeto nel 1672, Dione e Teti nel 1684. La natura "granulare" degli anelli fu dimostrata per via teorica nel 1859 dal fisico scozzese James Clerk Maxwell.
Nel 1899 William Henry Pickering scoprì Febe, un satellite irregolare che non ruota in sincronia con Saturno come le altre lune maggiori. Febe è stato il primo satellite scoperto in un'orbita retrograda. Nel corso del XX secolo studi su Titano portarono alla conferma che esso era circondato da una spessa atmosfera, caratteristica unica tra i satelliti naturali del sistema solare.
Esplorazione spaziale
Pioneer 11 Il Pioneer 11 fu la prima sonda spaziale a effettuare un sorvolo ravvicinato di Saturno nel settembre 1979, quando passò a 20 000 chilometri dalla sommità delle nubi del pianeta. Furono scattate immagini del pianeta e di alcune delle sue lune, anche se la bassa risoluzione non consentì di rilevare dettagli della superficie.
La sonda studiò anche gli anelli del pianeta, scoprendo il sottile anello F e il fatto che le lacune oscure appaiono brillanti se osservate a elevati angoli di fase rispetto al Sole, indicando che contengono sottili particelle in grado di diffondere la luce. Pioneer 11 misurò anche la temperatura di Titano.
Le sonde Voyager
La sonda Voyager 1 visitò il sistema di Saturno nel novembre 1980, inviando le prime immagini ad alta risoluzione del pianeta, dei suoi anelli e delle principali lune, effettuando anche un flyby con Titano, aumentando la conoscenza della sua atmosfera e confermando l'impenetrabilità della stessa alle lunghezze d'onda dello spettro visibile, impedendo la visione della superficie.
Nell'agosto 1981, quasi un anno dopo, la Voyager 2 continuò lo studio del sistema di Saturno. Acquisì diverse altre immagini ravvicinate delle lune di Saturno mostrando prove di alcuni cambiamenti dell'atmosfera e degli anelli. Purtroppo durante il flyby la piattaforma girevole della telecamera si bloccò per un paio di giorni e alcune immagini pianificate andarono perse. La gravità di Saturno fu poi usata per dirigere la sonda verso Urano.
Le sonde scoprirono alcuni nuovi satelliti in orbita nei pressi o all'interno degli anelli del pianeta, così come scoprirono alcuni spazi vuoti tra gli anelli stessi, come la Divisione di Maxwell, tra l'anello B e l'anello C, e la Divisione di Keeler, all'interno dell'anello A.
Cassini-Huygens
Lanciata il 15 ottobre 1997, la sonda spaziale Cassini-Huygens entrò in orbita attorno a Saturno il 1º luglio 2004, con lo scopo di studiare il sistema saturniano e inviare successivamente un lander sulla misteriosa superficie di Titano, fino ad allora sconosciuta a causa della spessa coltre atmosferica che avvolge la principale luna di Saturno.
Dall'inizio del 2005 la Cassini rivelò fulmini nell'atmosfera di Saturno, circa 1.000 volte più potenti dei fulmini terrestri. Nel 2006 la NASA comunicò che la Cassini aveva trovato la prova di acqua liquida su Encelado, che fuoriesce da sotto la superficie ghiacciata tramite geyser. Le immagini della Cassini mostrarono getti di particelle ghiacciate che dalla regione polare sud della luna finivano in orbita attorno a Saturno. Secondo alcuni scienziati altre lune del sistema solare potrebbero avere oceani di acqua liquida sotto la superficie, tuttavia nel caso di Encelado questi potrebbero trovarsi appena poche decine di metri sotto la superficie ghiacciata. Nel maggio 2011 gli scienziati della NASA affermarono che Encelado potrebbe essere il luogo più abitabile del sistema solare per la vita per come è conosciuta dall'uomo.
Numerose sono state le scoperte della Cassini nel corso degli anni: tra il 2006 e il 2007 sono stati scoperti laghi e mari di idrocarburi su Titano, il più grande dei quali ha le dimensioni del Mar Caspio. Nell'ottobre del 2006 la sonda ha registrato un'enorme tempesta nel polo sud di Saturno.
Dopo avere scoperto otto nuovi satelliti la missione principale della Cassini si è conclusa nel 2008, tuttavia essa è stata prima estesa fino al 2010 e successivamente prorogata fino al 2017.
Nell'aprile 2013 la Cassini inviò le immagini di un enorme uragano sul polo nord del pianeta, 20 volte più grande di quelli che si osservano sulla Terra, con venti che soffiavano a oltre 530 km/h.
Il 19 luglio 2013 per la prima volta la NASA ha annunciato in anticipo che sarebbe stata scattata una serie di foto dal sistema solare esterno verso la Terra: la Cassini, dietro al disco di Saturno per evitare il bagliore del Sole, immortalò la Terra e la Luna dalla distanza di 1,5 miliardi di km. Da quella distanza la Terra appariva un piccolo puntino blu con un ancor più piccolo puntino bianco accanto (la Luna).
La missione Cassini-Huygens è terminata nel settembre 2017, dopo una serie di passaggi nello spazio compreso tra Saturno e i suoi anelli interni nel suo "Grand Finale"; per prevenire contaminazioni da parte di organismi terrestri alle sue lune potenzialmente abitabili, la sonda è stata indirizzata su Saturno, distruggendosi all'entrata nell'atmosfera.
Parametri orbitali
Saturno orbita attorno al Sole a una distanza media di , percorrendo una rivoluzione completa in 29,458 anni terrestri. La sua orbita è inclinata di 2,488º rispetto all'eclittica e ha un'eccentricità di 0,0560. Alla sua distanza la luce del Sole appare 100 volte meno intensa della luce sulla Terra.
L'asse di rotazione è inclinato di 26,731°, dando al pianeta un ciclo di stagioni più o meno analogo a quello terrestre e marziano, ma assai più lungo. Il periodo di rotazione di Saturno sul proprio asse varia a seconda della quota; gli strati superiori, nelle regioni equatoriali, impiegano 10,23378 ore a compiere un giro completo, mentre nucleo e mantello ruotano in 10,67597 ore.
Nel marzo 2007 è stato rilevato che la variazione delle emissioni radio del pianeta non corrisponde alla velocità di rotazione di Saturno. Questa variazione potrebbe essere causata dall'attività dei geyser sulla superficie della luna Encelado. Il vapore acqueo emesso in orbita attorno a Saturno da questa attività crea un ostacolo al campo magnetico del pianeta, rallentando la sua rotazione rispetto alla rotazione del pianeta.
L'ultima stima del periodo di rotazione di Saturno, basato su una media di varie misure effettuate dalle sonde Cassini, Voyager e Pioneer è stato segnalata nel settembre 2007, ed equivale a 10 ore, 32 minuti e 35 secondi.
Caratteristiche fisiche