W piątek 30 lipca 1610 roku Galileo Galilei jako pierwszy zaobserwował swoim powiększającym 20 razy teleskopem pierścienie Saturna. Planeta świeciła na granicy Koziorożca i Wodnika, zbliżając się do opozycji, która wypadła 13 sierpnia.
Wydawało mu się, że widzi „uchwyty” planety lub wielkie księżyce znajdujące się po przeciwnych stronach Saturna. „Zobaczyłem najwyższą z planet potrójną. Ku mojemu zaskoczeniu Saturn okazał się być nie pojedynczą gwiazda lecz potrójną, której składniki prawie się stykają” – napisał uczony.
Tak postrzegał pierścienie Saturna Galileo Galilei w roku 1610.
W 1612 roku Galileusz stwierdził, że… pierścieni nie ma! Uznał, że popełnił błąd w czasie pierwszej obserwacji. W rzeczywistości miał pecha, gdyż właśnie wtedy Ziemia znalazła się w ich płaszczyźnie i stały się one niewidoczne.
W 1616 roku Galileo ponownie zobaczył pierścienie, które wydały mu się być dwoma połówkami elipsy. Pomiędzy pierścieniem a planetą zobaczył dwa ciemne trójkąty.
Tak postrzegał pierścienie Saturna Galileo Galilei w roku 1616.
Długo trwało ustalenie z czym tak naprawdę uczeni mieli do czynienia. W 1655 roku Christaan Huygens zaproponował hipotezę, że Saturn otoczony jest przez płaski pierścień będący ciałem stałym nigdzie nie dotykającym planety. W tym samym roku odkrył on też pierwszy z księżyców planety – Tytana.
W 1659 roku Huygens wyjaśnił dlaczego raz na 14-15 lat pierścienie znikają. Przechodzimy wtedy przez ich płaszczyznę.
W 1660 roku Jean Chapelain zaproponował, że pierścień Saturna składa się z wielkiej ilości bardzo małych satelitów. Pomysł przeszedł prawie bez echa, gdyż większość uczonych wierzyła, że pierścień jest ciałem stałym. Dopiero w 1856 roku James Maxwell znowu zaproponował to rozwiązanie – stwierdził wtedy, że pierścień w postaci ciała stałego nie mógłby być w stanie równowagi trwałej.
W 1676 Giovanni Cassini odkrył w pierścieniu przerwę nazwaną później jego imieniem. Już wcześniej wiedziano, że wewnętrzna część pierścienia jest jaśniejsza niż zewnętrzna, ale pierwszy raz stwierdzono, że są to tak naprawdę dwa pierścienie (wewnętrzny oznaczamy B, a zewnętrzny – A).
Cassini był pierwszym uczonym, który w pierścieniu zauważył przerwę. Prezentowany rysunek wykonał w 1676 roku.
Po krótkim wprowadzeniu historycznym… nacieszmy oczy widokiem pierścieni:
Zdjęcie w nadfiolecie, wykonane przez instrument na pokładzie Cassiniego, obejmuje Przerwę Cassiniego (słaba czerwień) i, dalej, całość pierścienia A. Pierścień A zaczyna się obszarem brudnoczerwonym, a wraz z rosnacą odległością od środka pojawiają wzory zawierające więcej błękitu. Błękit ten świadczy o większej gęstości i obecności lodu. Wyraźna zzerwona przerwa po prawej stronie pierścienia A to Przerwa Enckego.
Zbliżenie pierścienia C Saturna wykonane przez sondę Cassini pokazuje duże, wyraźne zmiany w jasności pierścienia. Sfotografowane 24 października 2004.
Zdjęcie przedstawia rozmieszczenie cząsteczek materii o niewielkiej średnicy (ok 5 cm) w pierścieniu A Saturna i przerwie Cassiniego. Zmiana odcienia z fioletu na zieleń związana jest ze stopniowym wzrostem ilości takich fragmentów. kolor niebieski oznacza jeszcze mniejsze cząsteczki o średnicy ok 1 centymetra. W tym aktywnym regionie, częste zderzenia pomiędzy cząsteczkami materii prowadzą do rozpadania się większych fragmentów na mniejsze. W pierścieniu widoczne są też różne struktury radialne – fale gestości, szczególnie na zewnątrz od przerw Enckego i Keelera (szeroki i wąski czarny pas po prawej stronie zdjęcia). Rozdzielczość zdjęcia to około 10 kilmetrów na piksel.
Odcienie fioletu, dominujące w wewnętrznym pierścieniu (B) oraz wewnętrzej części kolejnego pierścienia (A) wskazują obszar, gdzie nie występują fragmenty materii o wielkości mniejszej niż 5 centymetrów. Kolor zielony i niebieski oznacza obszar, w którym takie i mniejsze (o średnicy 1 cm) kawałki występują. Jest to głównie zewnętrzna część pierścienia A większość pierścienia C. Inne dane wskazują, że weszystkich pierścieniach znajdują się bardzo duże fragmenty materii, wielkości kilku metrów. Jasny biały pas w pierścieniu B oznacza obszar o największej gęstości, na którym sygnał radiowy został tak osłabiony, że rozdzielczość spadła do 10 kilometrów na piksel, co nie pozwoliło na dokładne odzwierciedlenie struktury pierścienia w kolorze.
Na tym zdjęciu – wykonanym przez sondę Cassini 10 maja 2004 w odległości 27,1 miliona kilometrów od Saturna widać pierścienie oraz charakterystyczne bruzdy w nich „wyżłobione”. Ponadto, widoczne są też trzy księżyce, od lewej: Mimas (398 km średnicy), Epimetuesz (116 km średnicy) oraz Enceladus (499 km średnicy). Zdjęcie zostało wykonane kamerą wąskokątną – jeden piksel to 162 kilometry.
Fantastyczna kolorowa fotografia pierścieni Saturna. Ponad pierścieniami – trzy z mniejszych księżyców planety. Od lewej: Prometheus, Pandora i Janus. Prometheus i Pandora nazywane są czasem „pasterzami pierścienia F”, jako, że oddziałują silnie z widocznym między nimi pierścieniem F. Zdjęcie zostało wykonane 18 czerwca z odległości 8,2 miliona kilometrów. Kamerka zamontowana na sondzie Cassini wykonała ujęcia przy użyciu trzech kolorowych filtrów.
To prezentujące naturalne kolory Saturna zdjęcie zostało wykonane przez sondę Voyager 2. Poza samą planetą i jej pierścieniami można dojrzeć jej cztery lodowe księżyce. Tetys, Dione i Rea są widoczne na tle czerni kosmosu, Mimas widać przy lewej krawędzi planety, w pobliżu pierścienia. Dużo łatwiej dostrzec ciemne cienie Mimas i Tetys na powierzchni planety. Naturalną kolorystykę uzyskano w wyniku obróbki dwóch wykonanych przez Voyagera zdjęć (przez filtry fioletowy i niebieski).
Saturn posiada tlen. Nie oznacza to jednak, że istnieje tam życie. Wobec tego w poszukiwaniu życia pozaziemskiego musimy kierowac się innymi wyznacznikami.
Fotografie wykonane w trzech zakresach długości fal (ultrafiolecie, świetle widzialnym i podczerwieni) przedstawiają Saturna z maksymalnie względem nas nachylonymi pierścieniami. Zdjęcia wykonał Kosmiczny Teleskop Hubble’a.
Fotografia planety z pierścieniami wykonana z okolic CAMK’u w Warszawie. Użyto teleskopu systemu Cassegaina o średnicy zwierciadła 20 centymetrów i ogniskowej 3,5 metra, bez prowadzenia oraz kamerki internetowej Philips Vesta Pro umieszczonej w ognisku głównym teleskopu. Ostateczny obraz jest wynikiem subpikselowej obróbki 23 klatek wybranych spośród 64 ekspozycji o czasach naświetlania około 1/25 sekundy. Kolory są naturalne, lekko zwiększono kontrast.
Najostrzejsza fotografia wykonana kiedykolwiek z Ziemi. Dokładność zawdzięczamy technice adaptatywnej instrumentu NAOS-CONICA teleskopu VLT. Na zdjęciu widać południową część Saturna wraz z ciemną plamą o średnicy 300 kilometrów na biegunie południowym. Fotografia została wykonana w promieniowaniu podczerwonym. Jaśniejsza plama blisko równika jest pozostałością po wielkiej burzy, trwającej przez 5 lat ziemskich. Można dostrzec wiele pierścieni. Widoczne są przerwy: Cassiniego, Enckego i przerwa Colombo. Zdjęcie wykonano na falach o długości 1,6 i 2,2 mikrometra.
Prezentowane zdjęcie stanowi złożenie kilku fotografii Saturna wykonanych w październiku 1996, październiku 1997, październiku 1998, listopadzie 1999 i listopadzie 2000 roku przez Teleskop Kosmiczny Hubblea (HST). Każda z pojedynczych fotografii jest złożeniem obrazów wykonanych przez filtry: czerwony, zielony i niebieski.
Seria pięciu zdjęć Saturna (na pomniejszeniu widoczne dwa skrajne) wykonana w latach 1996 – 2000, w październiku lub listopadzie. Kąt nachylenia planety w stosunku to płaszczyzny ekliptyki zmienia się z czasem, co – podobnie jak w przypadku Ziemi – powoduje zmianę pór roku. W przypadku Saturna jeden cykl, podczas którego okrąża on Słońce, trwa 29 ziemskich lat.
Andrzej Karoń
A tak brzmią słowa słynnego Anagramu Huygensa: — „Annulo cingitur, tennui, plano, nusquam coherente, ad eclipticam inclinatio”
(Otacza go cienki, płaski pierścień, w żadnym miejscu nie dotykający powierzchni, nachylony do ekliptyki)