Ο πλανήτης Κρόνος

Εικόνα 1: Σύγκριση Κρόνου και Γης.

Ο πλανήτης Κρόνος

Του Κωνσταντίνου Αθ. Οικονόμου, δασκάλου – συγγραφέα

Ο Κρόνος είναι ο έκτος πλανήτης σε σχέση με την απόστασή του από τον Ήλιο και δεύτερος μεγαλύτερος του Ηλιακού Συστήματος, με διάμετρο στον ισημερινό του 120.660 χλμ. [9,4492 γήινες] και ανήκει στους λεγόμενους γίγαντες αερίων. Το όνομά του προέρχεται από τον Κρόνο, πατέρα του μυθικού Δία και σχετίζεται με την λέξη χρόνος. [Ταυτίζεται με το Ρωμαϊκό θεό Saturn.

] Έχει περίοδο περιφοράς γύρω από την ήλιο 29,5 περίπου γήινα χρόνια, ενώ μια πλήρης περιστροφή (ημέρα) ολοκληρώνεται σε 10ω και 45 λεπτά. Κινείται σε απόσταση 1,3-1,5 δισεκ. χλμ. Από το Ήλιο. μεταξύ Λόγω της μεγάλης μάζας του και της μεγάλης βαρύτητας, οι συνθήκες στον Κρόνο είναι ακραίες. Οι εσωτερικές πιέσεις και θερμοκρασίες είναι πέρα από οτιδήποτε μπορεί να δειχθεί, έστω, πειραματικά στη Γη.

Ο Δίας έχει μαγνητικό πεδίο, ελαφρώς πιο αδύναμο από το γήινο. Η εξωτερική ατμόσφαιρα έχει γενικά ήπια εμφάνιση. Η ταχύτητα του ανέμου στον Κρόνο μπορεί να φτάσει 1.800 χλμ/ώρα, πολύ μεγαλύτερη από εκείνη στον Δία. Ο Κρόνος διαθέτει εννέα δακτυλίους, οι οποίοι αποτελούνται από σωματίδια σκόνης και πάγου, και 62 δορυφόρους, χωρίς να συνυπολογίζονται οι μικροί δορυφόροι και οι έλικες.

Ο μεγαλύτερος δορυφόρος του Κρόνου, ο Τιτάνας, είναι ο μόνος δορυφόρος στο ηλιακό σύστημα με πυκνή ατμόσφαιρα. Ο Δίας θεωρούνταν για αιώνες ο τελευταίος (εξώτατος) πλανήτης του Ηλιακού Συστήματος, καθώς είναι γνωστός από την αρχαιότητα. Πολλά από αυτά που γνωρίζουμε για τον πλανήτη και τους δορυφόρους του, μας έγιναν γνωστά από την εξερεύνηση των Βόγιατζερ 1-2, το 1980-1. Από το 2004, η διαστημική συσκευή Cassini βρίσκεται σε τροχιά γύρω απ' τον πλανήτη, μελετώντας τον διεξοδικά.

Εικόνα 2: Ο Κρόνος από Κασσίνι.

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ: Ο Κρόνος είναι συμπιεσμένος στους πόλους λόγω της πολύ γρήγορης περιστροφής του γύρω από τον άξονά του, της μικρή πυκνότητάς του και της ρευστής κατάστασής του. Ο Κρόνος είναι ο μόνος πλανήτης στο Ηλιακό

Σύστημα του οποίου η πυκνότητα είναι μικρότερη από αυτή του νερού. [Αν μπορούσαμε να τοποθετήσουμε τον Δία σε έναν τεράστιο (φανταστικό) ωκεανό, εκείνος θα επέπλεε!] Αν και ο πυρήνας του Κρόνου έχει σαφώς μεγαλύτερη πυκνότητα από το νερό, η συνολική πυκνότητα του Κρόνου είναι 0.69g/cm³ εξαιτίας της αέριας ατμόσφαιρας. Με λίγα λόγια ενώ ο Δίας έχει όγκο 764 φορές μεγαλύτερο από τη γη, η μάζα του είναι μόνο 95 φορές μεγαλύτερη από τη γήινη! Αν και δεν υπάρχει κάποια άμεση σχετική πληροφορία, οι αστρονόμοι θεωρούν ότι το εσωτερικό του είναι όμοιο με αυτό του Δία, δηλαδή αποτελείται από ένα μικρό βραχώδη πυρήνα (στο μέγεθος της Γης) που σκεπάζεται από τεράστιες μάζες αερίων.

Ο πυρήνας είναι πυκνότερος από τη Γη (10 με 20 φορές βαρύτερος από τη Γη, αν και έχει το ίδιο μέγεθος) και καλύπτεται από ένα παχύ στρώμα μεταλλικού υδρογόνου και από πάνω από ένα στρώμα υγρού υδρογόνου και στα τελευταία χίλια χιλιόμετρα από πυκνή αέρια ατμόσφαιρα. Το εσωτερικό του Κρόνου είναι καυτό και η θερμοκρασία του φτάνει στους 11.700°C στον πυρήνα. Ο Κρόνος ακτινοβολεί 2,5 φορές περισσότερη ενέργεια από αυτή που παίρνει από τον Ήλιο. Το φαινόμενο ίσως

οφείλεται στις κινήσεις του υδρογόνου και του ηλίου στο εσωτερικό του [σταγονίδια ηλίου προκαλούν θερμότητα μέσω της τριβής καθώς πέφτουν κάτω από το ελαφρύτερο υδρογόνο]. Όμως ο κύριος μηχανισμός παροχής ενέργειας είναι ο λεγόμενος μηχανισμός Kelvin-Helmholtz, δηλαδή μία αργή, βαρυτική συρρίκνωση του πλανήτη.

ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ: Η περιστροφή των αερίων που σκεπάζουν τον πλανήτη δεν είναι ομοιόμορφη. Η περιστροφή των περιοχών στον ισημερινό διαρκεί 10 ώρες και 14 λεπτά και αυτή των υπόλοιπων περιοχών 25 λεπτά περισσότερο. Η ατμόσφαιρά του αποτελείται κυρίως από υδρογόνο [96,3%] και ήλιο [3,25%]. Επίσης έχουν εντοπιστεί ελάχιστες ποσότητες μεθανίου [0,4%], αιθανίου, ακετυλενίου, αμμωνίας [0,01%] και φωσφίνης. Τα υψηλότερα νέφη του Κρόνου αποτελούνται από κρυστάλλους αμμωνίας, ενώ τα κατώτερα είτε από υδρόθειο του αμμωνίου, είτε από νερό. Η ποσότητα στοιχείων βαρύτερων του ηλίου δεν είναι επακριβώς γνωστή, αλλά θεωρείται ότι ταιριάζουν με αυτές του Ηλιακού συστήματος όταν αυτό βρισκόταν στην φάση δημιουργίας. Η συνολική μάζα αυτών των στοιχείων [19–31 φορές αυτής της Γης], συγκεντρώνεται κυρίως στον πυρήνα του Κρόνου.

ΣΤΡΩΜΑΤΑ ΑΕΡΙΩΝ: Η ατμόσφαιρα του Κρόνου παρουσιάζει ένα μοτίβο λωρίδων σαν του Δία, μόνο που οι λωρίδες του Κρόνου είναι πιο αχνές και ευρύτερες στον ισημερινό. Προς τα κάτω, υπάρχει στρώμα 10 χλμ. και θερμοκρασίας -23°C που αποτελείται από υδάτινο πάγο. Από πάνω υπάρχει στρώμα όξινου θειούχου αμμωνίου, πλάτους 50 χλμ και θερμοκρασίας -93°C. Οχτώ χιλιόμετρα πάνω από αυτό στρώμα υπάρχουν νέφη αμμωνίας και θερμοκρασία 60 βαθμούς Κελσίου χαμηλότερη! Κοντά στη κορυφή της ατμόσφαιρας και πάνω από τα ορατά νέφη αμμωνίας υπάρχει στρώμα πλάτους 200-270 χλμ. που αποτελείται από υδρογόνο και ήλιο. Οι άνεμοι στο Κρόνο φτάνουν στα 1800km/h, σύμφωνα με μετρήσεις των Βόγιατζερ. Κάθε τριάντα χρόνια μία μεγάλη καταιγίδα [Μεγάλη Λευκή Κηλίδα], καλύπτει μέρος της επιφάνειάς του. Αυτό το φαινόμενο φαίνεται να συμπίπτει με το ηλιοστάσιο του βορείου ημισφαιρίου του Κρόνου. Μία άλλη τεράστια καταιγίδα παρατηρήθηκε στο Κρόνο τον Δεκέμβριο του 2010, η οποία περικύκλωσε όλο το πλανήτη στο ύψος του 35 παραλλήλου!

Εικόνα 3: Ο Β. πόλος του Κρόνου [διακρίνονται οι εξαγωνικοί σχηματισμοί].

ΠΟΛΟΙ: Στο βόρειο πόλο του Κρόνου παρατηρήθηκε από τα Βόγιατζερ ένα μόνιμο χαρακτηριστικό εξάγωνων σύννεφων. Αντίθετα, στο νότιο πόλο

ανακαλύφθηκε το 2006 [Κασσίνι] μία καταιγίδα με μορφή τυφώνα, στην οποία διαγράφεται καθαρά το "μάτι του κυκλώνα". Μέχρι τότε, εκτός από τη Γη, μάτι του κυκλώνα δεν είχε παρατηρηθεί σε κανένα άλλο πλανήτη. Οι ακμές του εξαγώνου έχουν μήκος περίπου 13.800 χιλιόμετρα. Ολόκληρη η δομή περιστρέφεται σε 10 ώρες, 39 λεπτά και 24 δευτερόλεπτα, που είναι ίση με αυτή της εκπομπής ραδιοκυμάτων του Κρόνου και υπολογίζεται ότι είναι η ταχύτητα περιστροφής του εσωτερικού του πλανήτη.

ΜΑΓΝΗΤΟΣΦΑΙΡΑ: Ο Κρόνος έχει ένα απλό, συμμετρικό μαγνητικό πεδίο μορφής μαγνητικού διπόλου. Η δύναμή του στον ισημερινό είναι περίπου το ένα εικοστό εκείνης του πεδίου γύρω από τον Δία και ελαφρώς ασθενέστερη από το γήινο μαγνητικό πεδίο. Πιθανότατα, το μαγνητικό πεδίο δημιουργείται με παρόμοιο τρόπο με αυτό του Δία, δηλαδή από τα ρεύματα στο στρώμα μεταλλικού υδρογόνου, το οποίο ονομάζεται “δυναμό μεταλλικού υδρογόνου”. Πάντως, η μαγνητόσφαιρα είναι αποτελεσματική στο να εκτρέψει τα σωματίδια του ηλιακού ανέμου.

Εικόνα 4: Μωσαϊκό εικόνων από τον Κασσίνι [υπερτονισμένοι οι Δακτύλιοι].

ΔΟΡΥΦΟΡΟΙ-ΔΑΚΤΥΛΙΟΙ: Έχει επιβεβαιωθεί η ύπαρξη 62 δορυφόρων, διαφόρων μεγεθών σε τροχιά γύρω από τον Κρόνο [53 από τους αυτούς είανι επώνυμοι]. Ο μεγαλύτερος είναι ο Τιτάνας, που είναι ο δεύτερος μεγαλύτερος δορυφόρος στο Ηλιακό Σύστημα και ο μοναδικός με πυκνή ατμόσφαιρα [υδρογονάνθρακες και άζωτο]. Αποτελεί το 90% της μάζας που περιφέρεται γύρω από το Κρόνο, συμπεριλαμβανομένων των δακτυλίων. Το δεύτερο μεγαλύτερο “φεγγάρι” είναι η Ρέα, που ενδέχεται να διαθέτει το δικό της ασθενές σύστημα δακτυλίων. Ονόματα μερικών από τους υπόλοιπους δορυφόρους είναι: Μίμας, Εγκέλαδος, Τηθύς, Διώνη, Ρέα, Υπερίων, Ιαπετός, Φοίβη, Ιανός, Επιμηθέας, Ελένη, Τελεστώ, Καλυψώ, Άτλας, Προμηθέας, Πανδώρα, Πάνας, Μεθώνη, Παλλήνη, Ανθή, Πολυδεύκης, Ερριάπους, Σίαρνακ, Kάρι, Σκολ, Γκρέιπ, Αιγαίων και ο νεοανακαλυφθείς S/2009 S 1. Οι εντυπωσιακοί δακτύλιοι γύρω από τον Κρόνο πρωτοπαρατηρήθηκαν από τον Γαλιλαίο, ο οποίος, μη μπορώντας να εξηγήσει αυτό που έβλεπε, καθώς και το φαινόμενο της "εξαφάνισης" των δακτυλίων ανά

περιόδους, νόμισε ότι επρόκειτο για τρία σώματα. Το φαινόμενο της "εξαφάνισης" εξήγησε το 1666 ο Ολλανδός αστρονόμος Χόυχενς, που εξήγησε ότι οι δακτύλιοι έμοιαζαν να εξαφανίζονται κάθε φορά που το επίπεδο πάνω στο οποίο βρίσκονται συνέπιπτε με το επίπεδο της παρατήρησής τους από τη Γη. Ο Χόυχενς ήταν επίσης ο πρώτος που υπέθεσε πως οι δακτύλιοι δεν ήταν στερεά σώματα αλλά αποτελούνταν από μικρότερα σώματα σε περιστροφή γύρω από τον πλανήτη. Οι δακτύλιοι πήραν ονόματα γράμματα του λατινικού αλφαβήτου ξεκινώντας με τον εγγύτερο Α. Οι πιο εμφανείς (σε πλάτος) είναι οι δακτύλιοι Α και Β που είναι οι φωτεινότεροι και ο δακτύλιος C. Το γνωστότερο κενό μεταξύ των δακτυλίων είναι το χάσμα Κασσίνι μεταξύ Α και Β δακτυλίου. Το ανακάλυψε ο Τζιοβάνι Κασσίνι [1675]. Το 1837 ο Γιόχαν Ένκε παρατήρησε ένα μικρότερο κενό στη μέση περίπου του δακτυλίου A, που πήρε το όνομά του [χάσμα Ένκε]. Ο δακτύλιος Ε του Κρόνου αποτελείται από πάγο νερού και οργανικές ενώσεις που εκτινάσσονται από τον δορυφόρο Εγκέλαδο με τη μορφή πιδάκων. Ο μεγαλύτερος σε πλάτος δακτύλιος έχει διάμετρο 20 φορές τη διάμετρο του Κρόνου. Απέχει από τον πλανήτη σχεδόν 6 εκατομμύρια χιλιόμετρα ενώ εκτείνεται προς τα έξω άλλα 12 εκατομμύρια χιλιόμετρα! Αποτελείται κατά κύριο λόγο από σωματίδια σκόνης και πάγου, και δεν διακρίνεται στο ορατό φως, εκπέμπει όμως υπέρυθρη ακτινοβολία. Ο δακτύλιος βρίσκεται στην περιοχή που κινείται ένας απομακρυσμένος δορυφόρος του Κρόνου, η Φοίβη. Ο δακτύλιος δημιουργήθηκε από υλικό του δορυφόρου, ενώ θεωρείται υπεύθυνος και για την μαύρη κηλίδα του δορυφόρου Ιαπετού. Η προέλευση των δακτυλίων δεν είναι πλήρως γνωστή. Πιστεύεται ότι δημιουργήθηκαν από μεγάλους δορυφόρους που περιστρέφονταν γύρω από τον πλανήτη και θρυμματίστηκαν από πρόσκρουση κομητών ή αστεροειδών. Η σύνθεση των δακτυλίων αφορά κυρίως σημαντικές ποσότητες πάγου νερού. Κομμάτια πάγου δείχνουν να περιστρέφονται μαζί με θραύσματα μετάλλων, κόκκους σκόνης και κομμάτια βράχων. Οι δακτύλιοι είναι ασταθείς στην πυκνότητα και την περιστροφή τους, κι αυτό σημαίνει ότι δημιουργήθηκαν σχετικά «πρόσφατα» (μιλώντας με αστρονομικές κλίμακες) και κάποια στιγμή θα διαλυθούν. Παρατηρήσεις που έγιναν πρόσφατα κατά τη διάρκεια της ισημερίας του Κρόνου, οπότε το επίπεδο των δακτυλίων ευθυγραμμίστηκε με τον ήλιο, δείχνουν πως, καθώς περνούν δίπλα από τους δακτυλίους, οι δορυφόροι Πανδώρα και Προμηθέας, παρασέρνουν υλικό πάνω από το επίπεδο του δακτυλίου, έως και σε ύψος μερικών χιλιομέτρων!

ΙΣΤΟΡΙΑ ΕΞΕΡΕΥΝΗΣΗ: Υπάρχουν τρεις κύριες φάσεις της παρατήρησης και της εξερεύνησης του Κρόνου. Κατά την πρώτη εποχή στην αρχαιότητα οι παρατηρήσεις γίνονταν με γυμνό μάτι. Από το 17ο αιώνα, έχουν γίνει σταδιακά όλο και περισσότερο τηλεσκοπικές παρατηρήσεις. Τελευταία οι γνώσεις μας για τον Κρόνο εμπλουτίστηκαν από τα διαστημικά οχήματα που στάλθηκαν, είτε με τροχιά είτε με προσέγγιση. Στον 21ο αιώνα, έχουν συνεχιστεί οι παρατηρήσεις από τη Γη (ή από τη γη ή σε τροχιά γύρω από παρατηρητήρια), και από το Κασσίνι που βρίσκεται σε τροχιά γύρω από το Κρόνο. Οι περισσότερες σύγχρονες παρατηρήσεις του πλανήτη Κρόνου γίνονται από τη διαστημοσυσκευή Κασσίνι, που εδώ και 9 έτη βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τον Κρόνο και εξερευνά αυτόν και τους δορυφόρους του. Πρώτη διαστημοσυσκευή που πλησίασε τον Κρόνο ήταν το Πάιονιρ 11 [1979], που μετέδωσε φωτογραφίες των δακτυλίων, παρατήρησε τη μαγνητόσφαιρα του. πλανήτη και ανακάλυψε μερικούς μικρούς δορυφόρους. Τη διετία 1980-1, ο Βόγιατζερ1 παρατήρησε κυρίως το δορυφόρο Τιτάνα, που συγκέντρωνε το ενδιαφέρον των επιστημόνων ως ο μόνος δορυφόρος με ατμόσφαιρα. Διαπιστώθηκε όμως ότι τίποτα δεν ήταν ορατό κάτω από την πυκνή του ατμόσφαιρα, και στη συνέχεια αλλάζοντας πορεία η διαστημοσυσκευή κατευθύνθηκε έξω από το ηλιακό σύστημα. Ο Βόγιατζερ2 παρατήρησε και τους άλλους δορυφόρους, καθώς και τον ίδιο τον πλανήτη, και συνέχισε για τον πλανήτη Ουρανό.