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CASSINI
Die Länge der Tage auf Saturn
von Stefan Deiters
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22. Januar 2019

Mithilfe von Daten der Saturnsonde Cassini ist es gelungen, die Länge eines Tages auf dem zweitgrößten Planeten im Sonnensystem exakt zu vermessen: Ein Tag auf Saturn ist 10 Stunden, 33 Minuten und 38 Sekunden lang und damit einige Minuten kürzer, als es Berechnungen auf Grundlage von Voyager-Daten ergeben hatten. Entscheidenden Anteil an dem Ergebnis hatten die Ringe des Planeten.

Saturn

Der Saturn mit seinen majestätischen Ringen: Diese verraten auch etwas über das Innere des Planeten, etwa die Rotationsgeschwindigkeit. Bild: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute  [Großansicht]

Wie lang ist ein Tag auf dem Ringplaneten Saturn? Diese eigentlich recht banale Frage ist alles andere als leicht zu beantworten, da der zweitgrößte Planet des Sonnensystems ein gewaltiger Gasball ist, es also keine feste Oberfläche und Strukturen gibt, an denen man sich orientieren könnte. Hinzu kommt, dass auch das Magnetfeld des Ringplaneten keine wirkliche Hilfe ist: Beim Jupiter beispielsweise ist die gedachte Achse durch die beiden Magnetpole zur Rotationsachse versetzt, was während einer Rotation zu messbaren periodischen Schwankungen im Radiobereich führt. Beim Saturn liegen Magnetpole und die Rotationspole hingegen fast deckungsgleich übereinander.

Die bisherigen Daten zur Rotation des Saturn basierten auf Magnetfeld-Messungen im Radiobereich der Voyager-Mission, die auf eine Tageslänge von 10 Stunden, 39 Minuten und 23 Sekunden hindeuteten. Auch die Sonde Cassini hat das Magnetfeld von Saturn vermessen. Die auf dieser Grundlage ermittelten Tageslängen schwankten jedoch zwischen 10 Stunden und 36 Minuten und 10 Stunden und 48 Minuten.

Für die jetzt vorgestellte Studie hat sich Doktorand Christopher Mankovich von der University of California in Santa Cruz Wellenmuster in den Ringen von Saturn angeschaut. Cassini hat das Ringsystem des Planeten über viele Jahre gründlich erfasst. Mankovich stellte fest, dass die Ringe offenbar sichtbar auf Vibrationen im Planeteninneren reagieren. Diese Vibrationen sorgen nämlich für Schwankungen im Gravitationsfeld, was auch Auswirkungen auf die Ringpartikel im Orbit hat.

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"Die Ringpartikel können gar nicht anders, als diese Oszillationen im Gravitationsfeld zu spüren", so Mankovish. "An bestimmten Stellen in den Ringen können die Oszillationen die Ringpartikel in genau dem richtigen Moment auf ihrer Umlaufbahn erwischen, so dass sie allmählich Energie aufnehmen und sich eine beobachtbare Welle bildet." Der Doktorand hat nun ein Modell der inneren Struktur von Saturn entwickelt, das die beobachteten Wellen in den Ringen erklärt. Dadurch konnte er auf die Bewegung im Inneren des Planeten schließen und somit auch auf die Rotation. Ein Tag auf Saturn dauert danach 10 Stunden, 33 Minuten und 38 Sekunden.

"In dieser Studie wurden Wellen in den Ringen von Saturn genutzt, um in das Innere des Planeten zu schauen", so Linda Spilker, die Cassini-Projektwissenschaftlerin. "Herausgekommen ist eine lange Zeit gesuchte, fundamentale Eigenschaft des Planeten. Und das ist ein sehr solides Ergebnis. Die Antwort lag in den Ringen."

Die Idee, dass man die Ringe von Saturn dafür nutzen könnte, um mehr über sein Inneres zu erfahren, gab es bereits in den 1980er Jahren. Allerdings lagen erst durch die Beobachtungen von Cassini hinreichend genaue Daten vor.

Die Mission von Cassini ging im September 2017 mit einem gezielten Flug der Sonde in die Saturnatmosphäre zu Ende. Noch immer werden aber die Daten ausgewertet und führen zu neuen Ergebnissen. Über seine Studie berichten Mankovich und seine Kollegen in einem Fachartikel, der im Astrophysical Journal erschienen ist.

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Die Länge der Tage auf Saturn. Diskutieren Sie mit anderen Lesern im astronews.com Forum.
siehe auch
Saturn: Kern ist kleiner und rotiert schneller - 10. September 2007
Links im WWW
Preprint des Fachartikels bei arXiv.org
Cassini-Huygens, Webseite der NASA
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