Saturn: Nejkrásnější planeta skrývá bouřlivou atmosféru a polární záře

Pouhým okem můžeme Saturn na obloze snadno přehlédnout. Jeho jasnost kolísá od −0,4 magnitudy (jasnější než Vega) až po 1,4 magnitudy, což jsou hodnoty srovnatelné s jasností nejjasnějších hvězd Velkého vozu. Planetu rozpoznáme snad jedině podle toho, že její světlo coby plošného objektu bliká méně než světlo ostatních hvězd. I přesto patří Saturn mezi pětici „bludných hvězd“ známých lidstvu již v pravěku. Nejstarší zaznamenané pozorování této planety se datuje zhruba do roku 650 př. n. l. z Mezopotámie. 

Nepřehlédněte: Saturnovy měsíce a podstata Saturnových prstenců

V roce 1610 namířil k Saturnu svůj nový dalekohled i Galileo Galilei. Jeho přístroje však byly značně nedokonalé, proto na něj Saturn působil dojmem trojité planety. V průběhu času si astronom povšiml, že dvě „oběžnice“ pravidelně mizí a opět se objevují, což až do své smrti nedovedl vysvětlit. Podstatu jevu objasnil v roce 1656 Christian Huygens, který pochopil, že Saturn je obklopen kruhovým prstencem, jehož mizení představuje důsledek měnícího se sklonu prstence vůči Zemi a Slunci. Huygens také objevil největší Saturnův měsíc Titan. 

Bohatý na vodík a helium

Saturn patří stejně jako Jupiter do kategorie plynných obrů, jeho vnitřní stavba se tedy od stavby Jupitera příliš neliší. Ani zde neexistují mezi atmosférou, povrchem, pláštěm nebo jádrem zřetelné hranice – vrstvy přecházejí plynule jedna v druhou. Vzhledem k menší hmotnosti a méně strmé gravitační stratifikaci má Saturn průměrnou hustotu srovnatelnou s hustotou dubového dřeva, menší než hustota vody. Všechny ostatní planety Sluneční soustavy mají větší hustotu než voda. Navíc je Saturn nejvíce zploštělou planetou solárního systému s rovníkovým průměrem o desetinu větším než polárním, což způsobuje kombinace rychlé rotace a tekutosti vnitřních vrstev. 

V samotném středu se pravděpodobně nachází kamenné jádro se značnou příměsí ledu, zasahující do vzdálenosti více než 12 000 km od středu planety. Jádro je obaleno vrstvou tekutého kovového vodíku – zde je nejspíš bohatě zastoupeno kapalné helium. Ještě výše se nachází vrstva kapalného molekulárního vodíku, v němž se s rostoucí výškou vytrácejí kovové vlastnosti.

Tekuté nitro obaluje atmosféra tlustá pouhých 500 km, složená především z plynného molekulárního vodíku s příměsí helia (toho jsou zde jen necelá tři procenta, což se vysvětluje tak, že těžší helium prostupuje ve formě heliového deště vrstvou vodíku blíže k jádru, kde se hromadí) a některých složitějších molekul, například metanu a jeho derivátů, etanu i dalších uhlovodíků. V horních vrstvách atmosféry se vyskytuje krystalický amoniak, hlouběji mraky siřičitanu amonného a nejhlubší vrstva mraků zřejmě obsahuje krystalky vodního ledu. Nejsvrchnější vrstva atmosféry významně absorbuje ultrafialové záření od Slunce a nad polokoulí přivrácenou ke Slunci vzniká sezónně mlžný opar. Pohybová energie kapek heliového deště se přeměňuje na energii tepelnou. Spolu s nepatrným gravitačním smršťováním tedy Saturn vyzařuje více než 1,5násobek energie, kterou získává od Slunce. 

Bouřlivá atmosféra

Atmosféra Saturnu je stejně bouřlivá jako plynný obal Jupitera, jen jsou kvůli chudšímu chemickému složení její útvary méně výrazné. Rovníkové proudění probíhá rychlostmi až 1 800 km/s, což pětkrát přesahuje hodnoty na Jupiteru. Převážná část větrů vane východním směrem a předbíhá rotaci planety. 

Výrazné světlé skvrny, výjimečně pozorovatelné i amatérskými dalekohledy, jsou vytvářeny víry, které pohánějí konvektivní proudy v atmosféře. Rychle mění tvar a intenzitu a po čase se rozplynou. Družice Cassini pozorovala vznik a vývoj velkého bouřkového oblaku, způsobeného proudem přehřátých plynů stoupajících z hlubokých vrstev atmosféry. V roce 2004 přerostla jiná bouře do gigantického hurikánu, v němž probíhaly intenzivní elektrostatické výboje, které byly registrovány na rádiových vlnových délkách. Astronomové jev nazvali Dračí bouře. 

Oblasti polárních čepiček okupují mohutné víry, polární oblasti jsou lemovány zvláštními šestiúhelníkovými mraky. Experimenty v laboratoři na Zemi ukázaly, že podobná struktura může být výsledkem vzájemného dynamického působení rotující atmosféry a dalšího atmosférického proudění; přesto zůstává původ těchto mraků jednou z největších záhad ve Sluneční soustavě. Teplota v polárních vírech dosahuje vyšších hodnot než v okolí, což je důsledkem hromadění částic absorbujících sluneční záření v polárních čepičkách. Venuše, Země, Mars i Jupiter mají polární čepičky naopak trvale chladnější. 

Saturn v kostce

• Typ tělesa: plynný obr
• Vzdálenost od Slunce
• v perihéliu: 1 353 572 956 km
• v aféliu: 1 513 325 783 km
• Excentricita dráhy: 0,056
• Oběžná perioda: 29,457 roku
• Sklon dráhy k ekliptice: 2,485°
• Rovníkový poloměr: 60 268 ± 4 km; 9,449 Země
• Zploštění: 0,098
• Hmotnost: 5,6846 × 10²⁶; 95,2 Země
• Průměrná hustota: 687 kg/m³
• Siderická rotační perioda: 10,57 h
• Délka dne: 10 h 32 min 36 s
• Sklon rotační osy: 26,73°
• Povrchová teplota: nemá povrch
• Hlavní prvky atmosféry: H₂, He, CH₄
• Počet měsíců: 62 potvrzených