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Os      ventos de saturno
Apesar das semelhanças com Júpiter, Saturno tem caracterís-
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disciplina de Design II da Univer-     SATURNO
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Á DESCOBERTA DE SATURNO

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No entanto, quando observamos o plane-
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O     INTERIOR DE SATURNO

Tal como Júpiter, Saturno tem um núcleo
rochoso coberto de gelos de á...
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BIbliografia
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Titã a maior lua de Saturno
Actualmente deram-se nomes a 35 luas em ór-
bita de Saturno, no enta...
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  1. 1. À DESCOBERTA DE SATURNO UNIVERSIDADE DA BEIRA INTERIOR DEPARTAMENTO DE COMUNICAÇÃO E ARTE DESIGN MULTIMÉDIA DESIGN II aNDRÉ cARDOSO 21317 ANDRÉ CARDOSO
  2. 2. Á DESCOBERTA DE SATURNO Os ventos de saturno Apesar das semelhanças com Júpiter, Saturno tem caracterís- ticas únicas: os ventos mais fortes do sistema solar e a densi- À DESCOBERTA DE SATURNO dade mais baixa. À excepção dos anéis, Saturno é muito semelhante a Júpiter na sua com- posição química e na estrutura do seu interior. Os elementos principais são o hidrogénio e o hélio, e no topo da sua atmosfera apresenta também as 3 camadas de nuvens, compostas por molécu- las ricas em hidrogénio, que encontramos em Júpiter: amónia (NH3), hidrosulfureto de amónio (NH4SH) e água (H2O). 12
  3. 3. Sumário Este livro foi concebido para a 4 disciplina de Design II da Univer- SATURNO sidade da Beira interior. 6 Texto do Centro de Física Teórica E S T RU TURA e Computacional. DOS ANEIS DE SATURNO Fotocomposição e paginação electrónicas efectuadas por An- 12 dré Cardoso VENTOS DE SAT- URNO 11
  4. 4. Á DESCOBERTA DE SATURNO Saturno possuí ainda um grande número de luas, algumas delas orbitando 14 na zona dos anéis. Ao que tudo indica, é devido às influências e pertur- O INTERIOR DE bações gravitacionais destas luas, como Pandora, Prometeu, Atlas e Pan, SATURNO entre outras, que os anéis têm a estrutura que observamos. Devido à for- ça gravitacional que exercem sobre os corpos dos anéis, perturbando 16 a influência dominante de Saturno, estas luas podem criar regiões TITÃ A MAIOR vazias, onde as órbitas não têm estabilidade, e atrair para uma LUA DE SATUR- região particular os pedaços de gelo das vizinhanças. Por esta NO razão também lhes chamam luas pastoras. Por exemplo, o anel F, figura seguinte à direita, é resultado da influência 18 combinada de Prometheus e Pandora. LUA TITÃ 19 LUA HIPERION 20 LUA ENCELA- DOS 22 BIBLIOGRAFIA 10
  5. 5. Á DESCOBERTA DE SATURNO Os anéis de Saturno reflectem aproximadamente 80% da luz prove- SATURNO niente do Sol, o que é muito, comparando com os 46% que Saturno reflecte. Saturno é dos planetas mais bonitos e populares do sistema solar. Apesar Por esta razão, pensou-se que eram constituídos por gelo e even- de todos os planetas jovianos possuírem anéis, nenhum os possuí como tualmente alguns materiais rochosos. Gerard P. Kuiper e Carl Saturno; tem uma órbita quase duas vezes maior que Júpiter embora pelo Pilcher nos anos 70 do séc. XX identificaram a presença de água seu grande tamanho (é o segundo maior gelada a partir de espectros de absorção. planeta do sistema solar) apareça no céu como uma estrela brilhante. As medições entretanto efectuadas pelas Voyager in- dicam que o tamanho dos corpos que constituem os anéis varia entre menos de 1 cm e 5 m. Além dis- so, estas missões revelaram-nos que a estrutura de anéis é mais complexa do que se pensava, figura seguinte. Descobriram os anéis D, F, G e E (este último não representado na primeira figura), e mostraram que a sua estrutura parece ser composta por De facto, é bem múltiplos anéis ainda mais finos visível no céu, sendo o planeta mais longín- entrançados uns nos outros. quo conhecido na antiguidade. Demora quase 30 anos a completar uma volta ao Sol e, tal como Júpiter, o seu período de rotação interno é ligeiramente superior ao seu perío- do equatorial. 4 9
  6. 6. Á DESCOBERTA DE SATURNO Em 1895, James Keeler é o primeiro a confirmar experimen- Quando olhamos para Saturnoaproximadamente 80% que prove- Os anéis de Saturno reflectem as primeiras perguntas da luz talmente que os anéis não são rígidos. Observando o espe- nos vêm àSol, o que é muito, comparando com os 46% que Saturno niente do cabeça são: O que são aqueles anéis? De que são ctro do Sol na luz reflectida por diferentes zonas dos anéis e feitos? Porque é que Saturno os tem? As respostas a estas reflecte. fazendo uso dos desvios Doppler que observou, conseguiu perguntas têm pensou-se que longo constituídos por gelo e even- Por esta razão, sido dadas ao eram dos últimos 3 séculos determinar que as zonas interiores dos anéis orbitam com quer através das observações dos astrónomos, P. Kuiper e Carl tualmente alguns materiais rochosos. Gerard quer, mais uma maior velocidade do que as zonas exteriores, estando recentemente, atravésséc. XX identificaram a presença de água Pilcher nos anos 70 do das missões que visitaram o sistema inclusive de acordo com a 3ª lei de Kepler: o quadrado do gelada a partir saturniano e de simulações computacionais. de espectros de absorção. período em qualquer zona dos anéis é proporcional ao cubo da distância a que está do centro de Saturno. As medições entretanto efectuadas pelas Voyager indi- cam que o tamanho dos corpos que constituem os anéis varia entre menos de 1 cm e 5 m. Além dis- so, estas missões revelaram-nos que a estrutura de anéis é mais complexa do que se pensava, figura seguinte. Descobriram os anéis D, F, G e E (este último não representado na primeira figura), e mostraram que a sua estrutura parece ser composta por múltiplos anéis ainda mais finos entrançados unsNo entanto, ainda não se sabe bem porque é que nos Este resultado só é possível se os anéis forem compostos por pequenas outros. Saturno ganhou anéis compostos tão complexos. Para todos os efeitos, são partículas que individualmente orbitam em torno de Saturno, verificando a sobretudo evidência da riqueza dinâmica que pode ter origem na inter- 3ª lei de Kepler para cada par partícula-Saturno. acção gravítica, neste caso entre Saturno, as suas luas e os pequenos cor- pos que constituem os anéis. 8 5
  7. 7. Á DESCOBERTA DE SATURNO No ano de 1675, Gian Domenico Cassini, identifica uma divisão escura que Estrutura dos aneis de Saturno separa dois anéis. Esta divisão chama-se agora divisão de Cassini e separa o anel A do anel B, ver figura da direita. 3 séculos a descobrir o mistério dos anéis de Sat- Já no séc. XIX é identificado um terceiro anel (C), muito ténue, na zona in- urno. terior. Em 1857, James Clerk Maxwell, o físico escocês, prova teoricamente que os anéis não podem formar um corpo rígido ou as forças de maré de Saturno Em 1610, Galileu foi o primeiro a observar Saturno com um já os teriam partido. Assim sendo, sugeriu que os anéis eram compostos telescópio, detectando duas saliências em lados opostos por um grande número de pequenas partículas. do planeta. Depois em 1655,Huygens, com um telescópio melhor, sug- ere pela primeira vez que Saturno é circundado por um dis- co achatado. Conforme a posição na sua órbita de 30 anos, uma vez que Saturno está inclinado 26.73º em relação ao plano da sua órbita, vemos os seus anéis sob diferentes perspectivas. A hipótese avançada por Huygens permitiu explicar precisamente essas diferenças que os astrónomos vinham registando ao longo dos anos. 6 7
  8. 8. No entanto, quando observamos o plane- ta, este não parece exibir o tipo de padrões climáticos que encontramos em Júpiter, tais como as tempestades permanentes. A razão para que assim seja tem a ver com as difer- entes massas dos dois planetas. Saturno tem apenas 30% da massa de Júpiter o que sig- nifica que a compressão gravitacional a que sujeita a sua atmosfera é muito menor. Em Júpiter as camadas de nuvens têm uma es- pessura de 75km, quando em Saturno chegam até aos 300 km. No entanto isto não quer diz- er que Saturno não exiba padrões climáticos. De facto, observando detalhes nas nuvens de Saturno registaram-se veloci- dades no vento de 1800 km/s, as maiores do sistema solar. 13
  9. 9. Á DESCOBERTA DE SATURNO O INTERIOR DE SATURNO Tal como Júpiter, Saturno tem um núcleo rochoso coberto de gelos de água, metano e amónia. Tem também uma camada de hidro- génio líquido metálico, responsável pelo seu campo magnético. Dissemos, quando falá- mos de Júpiter, que o hidrogénio neste esta- do é possível devido às grandes pressões no interior do planeta. Contudo, se em Júpiter a elevada pressão necessária a este estado existe na maior parte do seu interior, em Saturno, mais pequeno e de menor densi- dade, estas pressões só existem a profundi- dades maiores. Ver figura seguinte para uma ilustração comparativa do interior dos dois planetas. 14
  10. 10. Á DESCOBERTA DE SATURNO BIbliografia Um dos aspectos dinâmicos mais interessantes de Saturno resulta na sua baixa densidade ( a Para a concepção deste livro o texto foi retirado do site do Centro de mais baixa do sistema solar, apenas de 687 Física Teórica e Computacional (desde já as minhas desculpas por não ter kg/m3 contrastando com 1326 kg/m3 de pedido autorização para a utilização do texto) as imagens foram retiradas Júpiter). O planeta gira em torno de si próprio de diferentes sites que passo a citar: muito rapidamente, apenas ligeiramente mais http://www.jpl.nasa.gov lento do que Júpiter. Uma vez que não é tão http://www.eso.org/outreach massivo, a atracção gravitacional sobre os http://sci.esa.int seus constituintes não é tão forte, e por isso http://www.flatoday.com/space as zonas do seu equador tendem a afastar- http://www.stsci.edu se do centro por efeitos centrífugos, ficando http://www.station.nasa.gov/station os pólos mais achatados. De facto, Saturno é http://www.nasda.go.jp o planeta menos esférico do sistema solar: o http://mars.jpl.nasa.gov seu diâmetro no equador é 9.8% maior do http://photojournal.jpl.nasa.gov que o diâmetro pólo a pólo. http://www.astronomynow.com http://www.shuttle.nasa.gov http://bang.lanl.gov/solarys/eng/homepage.htm 22 15
  11. 11. Á DESCOBERTA DE SATURNO Titã a maior lua de Saturno Actualmente deram-se nomes a 35 luas em ór- bita de Saturno, no entanto foram descobertas muitas mais e este não pode ser considerado um número definitivo uma vez que existe um número arbitrário de objectos de pequenas dimensões, difíceis de detectar, que podem ter desde o tamanho das partículas que constituem os anéis até vários kilómetros de diâmetro. No entanto, só um tem um tamanho comparável à lua da Terra, Titã. Já vimos, no entanto, como estes saté- lites podem ser importantes na estrutura do anéis de Saturno. Além de Titã que se destaca pelo seu tamanho, existem 6 luas de tamanho médio que vão dos 400 km Pensa-se que serão estes detritos que constituem de diâmetro até aos 1500 km. a maior parte do anel E de Saturno. É ainda difícil de explicar como é que com as suas dimensões tem energia interna suficiente para este tipo de actividade mas ao que os modelos indicam, o calor produzido por material radioactivo jun- tamente com as forças de maré provocadas por Saturno são suficientes para derreter o material que é fornecido às plumas e para criar um oceano debaixo da sua crosta de gelo. 16 21
  12. 12. Á DESCOBERTA DE SATURNO Estas luas têm a particularidade de, ao contrário das Lua Enceladus luas dos planetas terrestres ou de Júpiter, terem densi- dades relativamente baixas (menos de 1400 kg/m3) o que significa que são maioritariamente compostas Quando em 2005 a missão Cassini passou por gelos de água e amónia, moléculas abundan- perto de Enceladus, revelou um satélite de tes nesta zona do sistema solar; são elas: Rhea, grandes particularidades, único no sistema Iapetus, Tethys, Dione, Mimas e Enceladus, solar. Apesar do seu pequeno tamanho, sendo este último o satélite mais pequeno com aproximadamente 500 km de diâmet- do sistema solar, com apenas 500 km de ro, nas regiões do pólo sul, Enceladus exibe diâmetro, a exibir actividade geológica. actividade geológica, expelindo para o es- Pensa-se que as restantes serão meteori- paço através de plumas partículas de gelo e tos capturados por Saturno. Um destes outros detritos. satélites, como veremos mais tarde, Hiperion, que orbita muito perto de Titã, muito para além dos anéis, é um dos melhores testemunhos de caos no sistema solar. 20 17
  13. 13. Á DESCOBERTA DE SATURNO Lua titã Lua hipeirion Hiperion tem uma forma irregular e um movimento também irregular, que Titã tem um diâmetro de 5150 km, maior que a nossa lua (3476 km), e tem a foi uma das primeiras manifestações do caos no sistema solar a ser pre- particularidade de ser a única lua do sistema vista e detectada. solar com uma atmosfera apreciável. Como a maior parte das luas no sistema solar tem uma rotação síncrona 1:1 com o seu período orbital provocada pelas forças de maré de Sat- urno, isto é, o seu período de rotação é igual ao seu período de translação em volta de Saturno. A pressão à superfície é 50% maior do que na Terra. Apesar de a gravidade de Titã ser menor, a massa de gás na sua atmos- fera é 10 vezes maior do que a da Terra. 90% é nitrogénio e o restante é metano e moléculas ricas em hidrogénio e carbono (hidrocar- bonetos), respectivamente o 1º e 4º el- ementos mais abundantes no Universo. 18 19

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