Studie Saturnu - jedné z pěti planet sluneční soustavy , snadno viditelné pouhým okem ze Země (při maximu jas Saturnu přesahuje první magnitudu ) - byly prováděny již od starověku.
K pozorování prstenců Saturnu potřebujete dalekohled s aperturou alespoň 15 mm [1] . S aperturou přístroje 100 mm je vidět tmavší polární čepička , tmavý pruh poblíž obratníku a stín prstenců na planetě. A s aperturou 150-200 mm se stanou rozlišitelné čtyři nebo pět pásů mraků v atmosféře a nehomogenit v nich, ale jejich kontrast bude znatelně menší než u Jupiteru.
Když Galileo Galilei poprvé pozoroval Saturn dalekohledem v letech 1609-1610, všiml si, že Saturn nevypadá jako jedno nebeské těleso, ale jako tři tělesa, která se navzájem téměř dotýkají, a navrhl, že se jedná o dva velké „společníky“ (satelity ) Saturnu. O dva roky později Galileo svá pozorování zopakoval a ke svému úžasu nenašel žádné „satelity“ [2] .
V roce 1659 Huygens pomocí výkonnějšího dalekohledu zjistil, že „společníci“ jsou ve skutečnosti tenký plochý prstenec, který obklopuje planetu a nedotýká se jí. Huygens také objevil největší Saturnův měsíc Titan . Od roku 1675 Cassini studuje planetu . Všiml si, že prstenec se skládá ze dvou prstenců oddělených jasně viditelnou mezerou - Cassini mezerou , a objevil několik dalších velkých satelitů Saturnu: Iapetus , Tethys , Dione a Rhea [3] .
K dalším významným objevům nedošlo až do roku 1789, kdy William Herschel objevil další dva satelity - Mimas a Enceladus . Poté skupina britských astronomů objevila družici Hyperion , s tvarem velmi odlišným od sférického, v orbitální rezonanci s Titanem [4] .
V roce 1899 William Pickering objevil Phoebe , která patří do třídy nepravidelných satelitů a neotáčí se synchronně se Saturnem jako většina satelitů. Doba jeho oběhu kolem planety je více než 500 dní, přičemž cirkulace jde opačným směrem .
V roce 1944 Gerard Kuiper objevil přítomnost silné atmosféry na jiném měsíci, Titanu [5] [6] . Tento jev je pro satelit ve sluneční soustavě jedinečný.
V 90. letech 20. století byl Saturn, jeho měsíce a prstence opakovaně studovány Hubbleovým vesmírným dalekohledem . Dlouhodobá pozorování poskytla mnoho nových informací, které nebyly k dispozici Pioneeru 11 a Voyageru během jejich jediného průletu kolem planety. Bylo také objeveno několik satelitů Saturnu a byla určena maximální tloušťka jeho prstenců. Při měřeních provedených ve dnech 20. – 21. listopadu 1995 byla zjištěna jejich podrobná struktura [7] . V období maximálního sklonu prstenců v roce 2003 bylo získáno 30 snímků planety v různých rozsazích vlnových délek, což v té době poskytovalo nejlepší pokrytí emisního spektra v celé historii pozorování [8] . Tyto snímky umožnily vědcům lépe porozumět dynamickým procesům probíhajícím v atmosféře a vytvořit modely sezónního chování atmosféry.
V letech 2000 až 2003 prováděla Jihoevropská observatoř také rozsáhlá pozorování Saturnu . Bylo objeveno několik malých nepravidelných satelitů [9] .
V roce 1979 proletěla poblíž Saturnu poprvé v historii americká automatická meziplanetární stanice (AMS) Pioneer 11 . Studium planety začalo 2. srpna 1979. K poslednímu přiblížení k Saturnu došlo 1. září 1979 [11] . Během letu se přístroj přiblížil k vrstvě maximální oblačnosti planety na vzdálenost 21 400 km [12] . Byly získány snímky planety a některých jejích satelitů, ale jejich rozlišení nestačilo na to, aby bylo možné vidět detaily povrchu. Také kvůli nízkému osvětlení Saturnu Sluncem byly snímky příliš slabé. Zařízení také vletělo pod rovinu prstenců, aby je studovalo. Mezi objevy byl i objev tenkého prstence F. Navíc bylo zjištěno, že mnoho oblastí viditelných ze Země jako světlo bylo vidět z Pioneer 11 jako tmavé a naopak [11] . Zařízení také měřilo teplotu Titanu. Průzkum planety pokračoval až do 15. září, poté se zařízení začalo vzdalovat od Saturnu a Slunce [12] .
V letech 1980-1981 následovaly Pioneer 11 také americké sondy Voyager 1 a Voyager 2 . Voyager 1 se k planetě nejvíce přiblížil 13. listopadu 1980, ale jeho průzkum Saturnu začal o tři měsíce dříve. Během průjezdu byla pořízena řada fotografií ve vysokém rozlišení. Bylo možné získat snímek satelitů: Titan , Mimas , Enceladus , Tethys , Dione , Rhea . Zařízení přitom proletělo poblíž Titanu na vzdálenost pouhých 6500 km , což umožnilo sbírat data o jeho atmosféře a teplotě [13] . Bylo zjištěno, že atmosféra Titanu je tak hustá, že nepropouští dostatek světla ve viditelné oblasti, takže nebylo možné získat fotografie detailů jeho povrchu. Poté přístroj opustil rovinu ekliptiky Sluneční soustavy, aby vyfotografoval Saturn z pólu [14] .
O rok později, 25. srpna 1981, se Voyager 2 přiblížil k Saturnu. Během svého letu zařízení provedlo studii atmosféry planety pomocí radaru. Byla získána data o teplotě a hustotě atmosféry. Na Zemi bylo odesláno asi 16 000 fotografií s pozorováním. Během letů se systém otáčení kamery na několik dní zasekl a některé potřebné snímky se nepodařilo získat. Poté se aparatura pomocí gravitační síly Saturnu otočila a letěla směrem k Uranu [14] . Tato zařízení také poprvé objevila magnetické pole Saturnu a prozkoumala jeho magnetosféru , pozorovala bouře v atmosféře Saturnu, získala detailní snímky struktury prstenců a zjistila jejich složení. Byla objevena Maxwellova a Keelerova mezera v prstencích. Kromě toho bylo v blízkosti prstenců objeveno několik nových satelitů planety.
V roce 1997 byla k Saturnu vypuštěna sonda Cassini-Huygens AMS , která po 7 letech letu dosáhla 1. července 2004 soustavy Saturn a vstoupila na oběžnou dráhu kolem planety. Hlavními cíli této mise, původně navržené na 4 roky , bylo studium struktury a dynamiky prstenců a satelitů, dále studium dynamiky atmosféry a magnetosféry Saturnu a podrobné studium největšího satelitu planety Titanu . .
Před vstupem na oběžnou dráhu v červnu 2004 AMS prošel kolem Phoebe a poslal snímky s vysokým rozlišením a další data zpět na Zemi. Kromě toho kolem Titanu opakovaně prolétla americká orbitální sonda Cassini. Byly pořízeny snímky velkých jezer a jejich pobřeží s významným počtem hor a ostrovů. Poté se od přístroje oddělila speciální evropská sonda „ Huygens “ a 14. ledna 2005 seskočila na padáku na povrch Titanu. Sestup trval 2 hodiny 28 minut . Během sestupu odebíral Huygens vzorky atmosféry. Podle interpretace dat ze sondy Huygens se horní část mraků skládá z metanového ledu a spodní část z kapalného metanu a dusíku [15] .
Od začátku roku 2005 vědci pozorují záření přicházející ze Saturnu. 23. ledna 2006 došlo na Saturnu k bouři, která dala vzniknout záblesku, který byl 1000krát silnější než běžné záření v rádiovém frekvenčním rozsahu [16] . V roce 2006 NASA oznámila, že sonda našla zjevné stopy vody vytékající z gejzírů Enceladu [17] . V květnu 2011 vědci NASA uvedli, že Enceladus „se ukázal jako nejobyvatelnější místo ve sluneční soustavě po Zemi“ [18] [19] .
Fotografie pořízené Cassini vedly k dalším významným objevům. Odhalili dříve neobjevené prstence planety mimo hlavní jasnou oblast prstenců a uvnitř prstenců G a E. Tyto prstence byly pojmenovány R/2004 S1 a R/2004 S2 [21] . Předpokládá se, že materiál pro tyto prstence by mohl vzniknout v důsledku dopadu meteoritu nebo komety na Janus nebo Epimetheus [22] .
V červenci 2006 odhalily snímky sondy Cassini přítomnost uhlovodíkového jezera poblíž severního pólu Titanu. Tuto skutečnost nakonec potvrdily další snímky v březnu 2007 [23] . V říjnu 2006 byl na jižním pólu Saturnu objeven hurikán o průměru 8000 km [24] .
V říjnu 2008 Cassini předala snímky severní polokoule planety. Od roku 2004, kdy k ní Cassini přiletěla, došlo ke znatelným změnám a nyní je vymalována v neobvyklých barvách. Důvody toho zatím nejsou jasné. Předpokládá se, že nedávná změna barev souvisí se změnou ročních období. Od roku 2004 do 2. listopadu 2009 bylo pomocí přístroje objeveno 8 nových satelitů. Hlavní mise sondy Cassini skončila v roce 2008, kdy zařízení provedlo 74 obletů planety. Poté byly mise sondy prodlouženy do září 2010 a poté do roku 2017, aby studovaly celý cyklus ročních období Saturnu [25] .
V roce 2009 se zdálo, že společný americko-evropský projekt mezi NASA a ESA vypustil AMS „ Titan Saturn System Mission “ ke studiu Saturnu a jeho měsíců Titan a Enceladus. Během ní stanice poletí na 7-8 let do systému Saturn a poté se na dva roky stane satelitem Titanu. Vypustí také balón sondy do atmosféry Titanu a lander (případně plovoucí) [26] [27] .
| Vesmírný průzkum sluneční soustavy | |
|---|---|
| Průzkum jiných planet | |
| Seznamy |
|
| Objekty na jiných planetách |
|