Hoe is het weer op Saturnus?

Saturnus en enkele van zijn grote manen
Saturnus en enkele van zijn grote manen

Saturnus is vermoedelijk wel de bekendste planeet. Naast de schitterende ringen heeft de planeet heel veel manen om zich heen draaien. Door een telescoop gezien toont Saturnus ons veel dynamische wolkenbanden die het gevolg zijn van hun samenstelling en de heersende weerpatronen op de planeet.

Net zoals op Jupiter is het weer op Saturnus nogal extreem. Veel van deze weerfenomenen zijn al vanaf zeer grote afstand zichtbaar. Hoge windsnelheden zorgen voor enorme ovaalvormige stormen, straalstromen en hexagonale golfpatronen aan zowel de zuidpool als de noordpool van de planeet.

De atmosfeer van Saturnus

De buitenste delen van de atmosfeer bestaan voor 96,3volume-% uit moleculair waterstof en 3,25 volume-% uit helium. De gasreus bevat ook zwaardere elementen maar hoeveel precies ten opzicht van helium en waterstof is niet bekend. Men neemt aan dat de samenstelling grotendeels overeenkomt met hoe het zonnestelsel er tijdens zijn ontstaan uitzag.

In de atmosfeer van Saturnus zijn ook sporen gevonden van ammoniak (NH3), acetyleen (C2H2), propaan (C3H8), phosphine (PH3) en methaan (CH4). De bovenste wolken bevatten ammoniakkristallen terwijl de lager gelegen wolken bestaan uit ammoniumwaterstofsulfide (NH4SH) of water. Ultraviolette straling die van de Zon afkomstig is zorgt voor een fotolyse van methaan in de bovenste delen van de atmosfeer waardoor er een serie chemische reacties van koolwaterstoffen optreedt waarvan de resulterende producten door diffusie en wervelingen naar beneden worden getransporteerd.

De atmosfeer van Saturnus vertoont een patroon van banden dat erg lijkt op dat van Jupiter maar de banden van Saturnus zijn in de buurt van de evenaar veel zwakker en breder. De wolken kunnen, net als bij Jupiter, verdeeld worden in twee lagen die in samenstelling variëren. Deze samenstelling is afhankelijk van de diepte en de druk. In de bovenste wolkenlagen, waar temperaturen variëren tussen 100 – 160 Kelvin en de druk tussen 0,5 en 2 bar, bestaan ze uit ammoniakkristallen.

De aanwezigheid van waterstof in de wolken zorgt voor een dieprode kleur echter deze wolken worden bedekt door wolken van ammoniak die zich bovenin de atmosfeer bevinden en de gehele planeet bedekken. Als gevolg van de ultraviolette straling van de Zon lijken deze wolken wit. Gecombineerd met de dieprode wolken onderin geeft dit de planeet en bleke goudgele kleur.

Bij een druk tussen ongeveer 2,5 bar en 9,5 bar en een temperatuur tussen 185 – 270 Kelvin komen wolken van waterijs voor. In deze laag komt ook een band van ammoniumwaterstofsulfide ijs voor. Deze laag vinden we in het gebied waar de temperatuur varieert tussen 290 en 235 Kelvin en de druk tussen 3 en 6 bar. De laagste laag wolken treffen we aan in het gebied waar de druk varieert tussen 10 en 20 bar en de temperatuur tussen 270 en 330 Kelvin. Deze laag bevat waterdruppels die gemengd zijn met ammonia.

De Grote Witte Vlek

Soms zijn er in de atmosfeer van Saturnus grote ovalen zichtbaar die lang standhouden. Jupiter heeft zijn bekende Grote Rode Vlek maar Saturnus heeft zijn Grote Witte Ovaal die van tijd tot tijd zichtbaar is. Deze Grote Witte Ovaal is ieder Saturnusjaar zichtbaar op het moment dat op het noordelijk halfrond de zomer begint. Een jaar op Saturnus komt over een met ongeveer 30 aardse jaren.

De witte vlekken kunnen doorsnedes bereiken van duizenden kilometers. Ze werden o.a. waargenomen in 1886, 1903, 1933, 1960 en 1990. Vanaf 2010 is er een grote band van witte wolken zichtbaar die de Noordelijke Elektrostatische Verstoring wordt genoemd. De ontwikkeling van deze band werd gevolgd door de Cassini-sonde. Als de periodiciteit van deze stormen een beetje klopt zal de volgende omstreeks 2020 zichtbaar moeten zijn.

Meteorologische fenomenen

De winden op Saturnus kennen, na Neptunus, de hoogste snelheden in het zonnestelsel. Dit wordt deels veroorzaakt door de hoge rotatiesnelheid van de planeet die 9,87 kilometer per seconde bedraagt. Dit komt over een met 35.500 kilometer per uur en bij deze snelheid heeft de planeet slechts 10 uur en 33 minuten nodig voor een omwenteling om zijn eigen as. Maar omdat we te maken hebben met een gasplaneet is er een verschil tussen de rotatiesnelheid van de atmosfeer en de kern.

Data die werden verzameld door de Voyager 1 en Voyager 2 lieten oostenwinden met snelheden tot 1800 kilometer per uur zien. Ook aan beide polen is het weer erg heftig. Aan de noordpool is een enorm zeskantig golfpatroon zichtbaar en aan de zuidpool komen enorme straalstromen voor.

Het hexagon aan de noordpool van Saturnus
Het hexagon aan de noordpool van Saturnus. Credit: NASA/JPL-Caltech

Het zeshoekige patroon aan de noodpool werd voor het eerst door de Voyagers vastgelegd. De zijden van de zeshoek zijn elk ongeveer 13.800 kilometer lang (dat is meer dan de diameter van de Aarde) en de structuur draait met een periode van 10 uur en 39 minuten. Men neemt aan dat dit over een komt met de rotatieperiode van het binnenste van Saturnus.

De straalstroom aan de zuidpool werd voor het eerst door de Hubble Space Telescope vastgelegd. Hier is echter geen zeskantige structuur zichtbaar. Deze stormen genereren windsnelheden tot 550 kilometer per uur en zijn in grootte vergelijkbaar met de Aarde. Men denkt dat deze stormen al miljarden jaren bestaan.

In 2006 nam de Cassini een grote orkaanachtige storm waar die een duidelijk gedefinieerd oog had. Dergelijke stormen werden nooit eerder buiten de Aarde waargenomen. De storm is vermoedelijk ontstaat uit hitte die werd opgewekt in het diepe warmere binnenste van Saturnus om daarna te ontsnappen naar de bovenste atmosfeer en dan de planeet te verlaten.

Saturnus is ook bekend om de parelsnoeren die in 2006 door de Cassini in zowel zichtbaar licht als in infrarood licht werden vastgelegd. Deze parelsnoeren komen voor op noordelijke breedtegraden en ze bestaan uit series van open plekken op regelmatige afstanden tussen de wolken. Ze zijn op geen enkele andere gasplaneet waargenomen.

Hoe is dus het weer op Saturnus? Nou, nogal stormachtig en erg heftig en dat is niet verrassend gezien de massa van de planeet, zijn samenstelling, de grote zwaartekracht en de snelle rotatie.

Eerste publicatie: 6 maart 2017
Bron: universetoday.com

Meer over Saturnus: de atmosfeer van Saturnus, de temperatuur van Saturnus, het ontstaan van Saturnus, hoe groot is Saturnus?, hoe ver weg is Saturnus?, de samenstelling van Saturnus, Saturnus in cijfers, de manen van Saturnus, de ringen van Saturnus