Este documento descreve a descoberta de Saturno e suas características únicas, incluindo seus anéis e luas. Os anéis de Saturno são compostos por pequenas partículas de gelo e rocha e têm uma estrutura complexa com vários anéis finos entrelaçados. Saturno possui também muitas luas, algumas das quais influenciam a estrutura dos anéis através de suas forças gravitacionais.

1. À DESCOBERTA DE
SATURNO
UNIVERSIDADE DA BEIRA INTERIOR
DEPARTAMENTO DE COMUNICAÇÃO E ARTE
DESIGN MULTIMÉDIA
DESIGN II
aNDRÉ cARDOSO
21317 ANDRÉ CARDOSO

4. Á DESCOBERTA DE SATURNO
Os ventos de saturno
Apesar das semelhanças com Júpiter, Saturno tem caracterís-
ticas únicas: os ventos mais fortes do sistema solar e a densi-
À DESCOBERTA DE
SATURNO
dade mais baixa.
À excepção dos anéis, Saturno é muito semelhante a Júpiter na sua com-
posição química e na estrutura do seu interior. Os elementos principais
são o hidrogénio e o hélio, e no topo da sua atmosfera apresenta
também as 3 camadas de nuvens, compostas por molécu-
las ricas em hidrogénio, que encontramos em Júpiter:
amónia (NH3), hidrosulfureto de amónio (NH4SH) e
água (H2O).
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5. Sumário
Este livro foi concebido para a 4
disciplina de Design II da Univer- SATURNO
sidade da Beira interior.
6
Texto do Centro de Física Teórica E S T RU TURA
e Computacional. DOS ANEIS DE
SATURNO
Fotocomposição e paginação
electrónicas efectuadas por An- 12
dré Cardoso VENTOS DE SAT-
URNO
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6. Á DESCOBERTA DE SATURNO
Saturno possuí ainda um grande número de luas, algumas delas orbitando 14
na zona dos anéis. Ao que tudo indica, é devido às influências e pertur- O INTERIOR DE
bações gravitacionais destas luas, como Pandora, Prometeu, Atlas e Pan, SATURNO
entre outras, que os anéis têm a estrutura que observamos. Devido à for-
ça gravitacional que exercem sobre os corpos dos anéis, perturbando 16
a influência dominante de Saturno, estas luas podem criar regiões TITÃ A MAIOR
vazias, onde as órbitas não têm estabilidade, e atrair para uma LUA DE SATUR-
região particular os pedaços de gelo das vizinhanças. Por esta NO
razão também lhes chamam luas pastoras. Por exemplo, o
anel F, figura seguinte à direita, é resultado da influência 18
combinada de Prometheus e Pandora. LUA TITÃ
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LUA HIPERION
20
LUA ENCELA-
DOS
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BIBLIOGRAFIA
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7. Á DESCOBERTA DE SATURNO
Os anéis de Saturno reflectem aproximadamente 80% da luz prove-
SATURNO niente do Sol, o que é muito, comparando com os 46% que Saturno
reflecte.
Saturno é dos planetas mais bonitos e populares do sistema solar. Apesar Por esta razão, pensou-se que eram constituídos por gelo e even-
de todos os planetas jovianos possuírem anéis, nenhum os possuí como tualmente alguns materiais rochosos. Gerard P. Kuiper e Carl
Saturno; tem uma órbita quase duas vezes maior que Júpiter embora pelo Pilcher nos anos 70 do séc. XX identificaram a presença de água
seu grande tamanho (é o segundo maior gelada a partir de espectros de absorção.
planeta do sistema solar) apareça
no céu como uma estrela
brilhante.
As medições entretanto efectuadas pelas Voyager in-
dicam que o tamanho dos corpos que constituem os
anéis varia entre menos de 1 cm e 5 m. Além dis-
so, estas missões revelaram-nos que a estrutura
de anéis é mais complexa do que se pensava,
figura seguinte. Descobriram os anéis D, F,
G e E (este último não representado na
primeira figura), e mostraram que a sua
estrutura parece ser composta por
De facto, é bem múltiplos anéis ainda mais finos
visível no céu, sendo o planeta mais longín- entrançados uns nos outros.
quo conhecido na antiguidade. Demora
quase 30 anos a completar uma volta ao Sol
e, tal como Júpiter, o seu período de rotação
interno é ligeiramente superior ao seu perío-
do equatorial.
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8. Á DESCOBERTA DE SATURNO
Em 1895, James Keeler é o primeiro a confirmar experimen- Quando olhamos para Saturnoaproximadamente 80% que prove-
Os anéis de Saturno reflectem as primeiras perguntas da luz
talmente que os anéis não são rígidos. Observando o espe- nos vêm àSol, o que é muito, comparando com os 46% que Saturno
niente do cabeça são: O que são aqueles anéis? De que são
ctro do Sol na luz reflectida por diferentes zonas dos anéis e feitos? Porque é que Saturno os tem? As respostas a estas
reflecte.
fazendo uso dos desvios Doppler que observou, conseguiu perguntas têm pensou-se que longo constituídos por gelo e even-
Por esta razão, sido dadas ao eram dos últimos 3 séculos
determinar que as zonas interiores dos anéis orbitam com quer através das observações dos astrónomos, P. Kuiper e Carl
tualmente alguns materiais rochosos. Gerard quer, mais
uma maior velocidade do que as zonas exteriores, estando recentemente, atravésséc. XX identificaram a presença de água
Pilcher nos anos 70 do das missões que visitaram o sistema
inclusive de acordo com a 3ª lei de Kepler: o quadrado do gelada a partir saturniano e de simulações computacionais.
de espectros de absorção.
período em qualquer zona dos anéis é
proporcional ao cubo da distância
a que está do centro de Saturno.
As medições entretanto efectuadas pelas Voyager indi-
cam que o tamanho dos corpos que constituem os
anéis varia entre menos de 1 cm e 5 m. Além dis-
so, estas missões revelaram-nos que a estrutura
de anéis é mais complexa do que se pensava,
figura seguinte. Descobriram os anéis D, F,
G e E (este último não representado na
primeira figura), e mostraram que a
sua estrutura parece ser composta
por múltiplos anéis ainda mais
finos entrançados unsNo entanto, ainda não se sabe bem porque é que
nos
Este resultado só é possível se os anéis forem compostos por pequenas outros.
Saturno ganhou anéis compostos tão complexos. Para todos os efeitos, são
partículas que individualmente orbitam em torno de Saturno, verificando a sobretudo evidência da riqueza dinâmica que pode ter origem na inter-
3ª lei de Kepler para cada par partícula-Saturno. acção gravítica, neste caso entre Saturno, as suas luas e os pequenos cor-
pos que constituem os anéis.
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9. Á DESCOBERTA DE SATURNO
No ano de 1675, Gian Domenico Cassini, identifica uma divisão escura que
Estrutura dos aneis de Saturno separa dois anéis. Esta divisão chama-se agora divisão de Cassini e separa
o anel A do anel B, ver figura da direita.
3 séculos a descobrir o mistério dos anéis de Sat- Já no séc. XIX é identificado um terceiro anel (C), muito ténue, na zona in-
urno. terior.
Em 1857, James Clerk Maxwell, o físico escocês, prova teoricamente que os
anéis não podem formar um corpo rígido ou as forças de maré de Saturno
Em 1610, Galileu foi o primeiro a observar Saturno com um já os teriam partido. Assim sendo, sugeriu que os anéis eram compostos
telescópio, detectando duas saliências em lados opostos por um grande número de pequenas partículas.
do planeta.
Depois em 1655,Huygens, com um telescópio melhor, sug-
ere pela primeira vez que Saturno é circundado por um dis-
co achatado. Conforme a posição na sua órbita de 30 anos,
uma vez que Saturno está inclinado 26.73º em relação ao
plano da sua órbita, vemos os seus anéis sob diferentes
perspectivas. A hipótese avançada por Huygens permitiu
explicar precisamente essas diferenças que os astrónomos
vinham registando ao longo dos anos.
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10. No entanto, quando observamos o plane-
ta, este não parece exibir o tipo de padrões
climáticos que encontramos em Júpiter, tais
como as tempestades permanentes. A razão
para que assim seja tem a ver com as difer-
entes massas dos dois planetas. Saturno tem
apenas 30% da massa de Júpiter o que sig-
nifica que a compressão gravitacional a que
sujeita a sua atmosfera é muito menor.
Em Júpiter as camadas de nuvens têm uma es-
pessura de 75km, quando em Saturno chegam
até aos 300 km. No entanto isto não quer diz-
er que Saturno não exiba padrões climáticos.
De facto, observando detalhes nas nuvens de
Saturno registaram-se veloci-
dades no vento de 1800 km/s,
as maiores do sistema solar.
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11. Á DESCOBERTA DE SATURNO
O INTERIOR DE SATURNO
Tal como Júpiter, Saturno tem um núcleo
rochoso coberto de gelos de água, metano e
amónia. Tem também uma camada de hidro-
génio líquido metálico, responsável pelo seu
campo magnético. Dissemos, quando falá-
mos de Júpiter, que o hidrogénio neste esta-
do é possível devido às grandes pressões no
interior do planeta. Contudo, se em Júpiter
a elevada pressão necessária a este estado
existe na maior parte do seu interior, em
Saturno, mais pequeno e de menor densi-
dade, estas pressões só existem a profundi-
dades maiores. Ver figura seguinte para uma
ilustração comparativa do interior dos dois
planetas.
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12. Á DESCOBERTA DE SATURNO
BIbliografia
Um dos aspectos dinâmicos mais interessantes
de Saturno resulta na sua baixa densidade ( a
Para a concepção deste livro o texto foi retirado do site do Centro de mais baixa do sistema solar, apenas de 687
Física Teórica e Computacional (desde já as minhas desculpas por não ter kg/m3 contrastando com 1326 kg/m3 de
pedido autorização para a utilização do texto) as imagens foram retiradas Júpiter). O planeta gira em torno de si próprio
de diferentes sites que passo a citar: muito rapidamente, apenas ligeiramente mais
http://www.jpl.nasa.gov lento do que Júpiter. Uma vez que não é tão
http://www.eso.org/outreach massivo, a atracção gravitacional sobre os
http://sci.esa.int seus constituintes não é tão forte, e por isso
http://www.flatoday.com/space as zonas do seu equador tendem a afastar-
http://www.stsci.edu se do centro por efeitos centrífugos, ficando
http://www.station.nasa.gov/station os pólos mais achatados. De facto, Saturno é
http://www.nasda.go.jp o planeta menos esférico do sistema solar: o
http://mars.jpl.nasa.gov seu diâmetro no equador é 9.8% maior do
http://photojournal.jpl.nasa.gov que o diâmetro pólo a pólo.
http://www.astronomynow.com
http://www.shuttle.nasa.gov
http://bang.lanl.gov/solarys/eng/homepage.htm
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13. Á DESCOBERTA DE SATURNO
Titã a maior lua de Saturno
Actualmente deram-se nomes a 35 luas em ór-
bita de Saturno, no entanto foram descobertas
muitas mais e este não pode ser considerado
um número definitivo uma vez que existe um
número arbitrário de objectos de pequenas
dimensões, difíceis de detectar, que podem
ter desde o tamanho das partículas que
constituem os anéis até vários kilómetros
de diâmetro. No entanto, só um tem um
tamanho comparável à lua da Terra, Titã.
Já vimos, no entanto, como estes saté-
lites podem ser importantes na estrutura
do anéis de Saturno. Além de Titã que se
destaca pelo seu tamanho, existem 6 luas
de tamanho médio que vão dos 400 km Pensa-se que serão estes detritos que constituem
de diâmetro até aos 1500 km. a maior parte do anel E de Saturno. É ainda difícil
de explicar como é que com as suas dimensões
tem energia interna suficiente para este tipo de
actividade mas ao que os modelos indicam, o
calor produzido por material radioactivo jun-
tamente com as forças de maré provocadas
por Saturno são suficientes para derreter o
material que é fornecido às plumas e para
criar um oceano debaixo da sua crosta de
gelo.
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14. Á DESCOBERTA DE SATURNO
Estas luas têm a particularidade de, ao contrário das
Lua Enceladus luas dos planetas terrestres ou de Júpiter, terem densi-
dades relativamente baixas (menos de 1400 kg/m3) o
que significa que são maioritariamente compostas
Quando em 2005 a missão Cassini passou por gelos de água e amónia, moléculas abundan-
perto de Enceladus, revelou um satélite de tes nesta zona do sistema solar; são elas: Rhea,
grandes particularidades, único no sistema Iapetus, Tethys, Dione, Mimas e Enceladus,
solar. Apesar do seu pequeno tamanho, sendo este último o satélite mais pequeno
com aproximadamente 500 km de diâmet- do sistema solar, com apenas 500 km de
ro, nas regiões do pólo sul, Enceladus exibe diâmetro, a exibir actividade geológica.
actividade geológica, expelindo para o es- Pensa-se que as restantes serão meteori-
paço através de plumas partículas de gelo e tos capturados por Saturno. Um destes
outros detritos. satélites, como veremos mais tarde,
Hiperion, que orbita muito perto de
Titã, muito para além dos anéis, é um
dos melhores testemunhos de caos no
sistema solar.
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15. Á DESCOBERTA DE SATURNO
Lua titã Lua hipeirion
Hiperion tem uma forma irregular e um movimento também irregular, que
Titã tem um diâmetro de 5150 km, maior que a nossa lua (3476 km), e tem a foi uma das primeiras manifestações do caos no sistema solar a ser pre-
particularidade de ser a única lua do sistema vista e detectada.
solar com uma atmosfera apreciável. Como
a maior parte das luas no sistema solar
tem uma rotação síncrona 1:1 com
o seu período orbital provocada
pelas forças de maré de Sat-
urno, isto é, o seu período
de rotação é igual ao seu
período de translação
em volta de Saturno. A pressão à superfície é 50%
maior do que na Terra. Apesar de a gravidade de
Titã ser menor, a massa de gás na sua atmos-
fera é 10 vezes maior do que a da Terra. 90% é
nitrogénio e o restante é metano e moléculas
ricas em hidrogénio e carbono (hidrocar-
bonetos), respectivamente o 1º e 4º el-
ementos mais abundantes no Universo.
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