Ringplanet: Die Polarlichter auf Saturn
Das Weltraumteleskop Hubble lichtete Saturn nahe der Tagundnachtgleiche im Jahr 2009 ab. Zum ersten Mal ließen sich die Polarlichter an Nord- und Südpol des Planeten gleichzeitig beobachten.
© NASA / ESA / University of Leicester, Jonathan Nichols (Ausschnitt)
Nur alle 15 Jahre erreicht Saturn die Kantenstellung, das heißt, die Sonne steht exakt senkrecht über dem Äquator des Planeten, es ist die Tagundnachtgleiche. Dann scheint die Sonne nur auf die feine Ringkante, die Ringe sind maximal etwa 100 Meter dick, meist noch viel dünner. Von der Erde aus ist dann lediglich ein schmaler Strich beidseits des Planeten sichtbar.
Die Rotationsachse von Saturn ist rund 27 Grad gegen die Ebene seiner Umlaufbahn um die Sonne geneigt, der Ringplanet durchläuft daher wie die Erde ausgeprägte Jahreszeiten. Da aber ein Saturnjahr annähernd 30 Erdjahre dauert, wird die Tagundnachgleiche somit nur alle 15 Jahre durchlaufen. Nur dann sind beide Pole gleichzeitig im Licht.
Die letzte Tagundnachtgleiche durchlief Saturn im August 2009. Kurz davor, im Januar und März 2009, beobachtete eine Forschergruppe um Jonathan Nichols von der University of Leicester den Ringplaneten mit dem Weltraumteleskop Hubble. Saturn besitzt wie die Erde ein im Inneren des Planeten erzeugtes Magnetfeld. Es handelt sich analog zum Erdmagnetfeld um ein Dipolfeld mit einem magnetischen Nord- und Südpol.
Bei Saturn fällt als Besonderheit die Achse des Magnetfelds mit der Rotationachse zusammen, bei der Erde ist die Achse des Magnetfeld gegenüber der Rotaionsachse um rund elf Grad geneigt. Nahe der magnetischen Pole eines planetaren Magnetfelds kann der Sonnenwind, ein von der Sonne ausgehender schneller Strom geladener Teilchen, vom Magnetfeld geleitet vergleichsweise tief in die Atmosphäre des Planeten eintreten und mit den Atomen und Molekülen in der Hochatmosphäre in Wechselwirkung treten. Dabei werden diese zur Aussendung von Licht im sichtbaren und ultravioletten Bereich angeregt. Bei Saturn sind diese ovalen Zonen exakt auf die Rotationspole zentriert.
Im sichtbaren Licht werden die Polarlichter aber von der im hellen Sonnenschein liegenden Saturnoberfläche völlig überstrahlt und sind somit unsichtbar. Im Ultravioletten hingegen ändert sich das Bild: Hier erscheint Saturn vergleichsweise dunkel, aber die Polarlichter strahlen hell und heben sich gegenüber seiner Oberfläche deutlich ab.
Allerdings lässt sich Saturn bei diesen Wellenlängen nicht mit erdgebundenen Teleskopen beobachten, da sie durch die Erdatmosphäre absorbiert wird. Nur das Weltraumteleskop Hubble ist derzeit in der Lage, im Ultravioletten Bilder mit einer so hohen Qualtät aufzunehmen.
Die Forscher setzten Hubble jeweils für mehrere Tage ein und konnten dabei ganze Serien von Saturn aufzeichnen. Auf ihnen zeigen sich die Rotation des Planeten, Passagen von einigen seiner Monde und ihrer Schatten und last but not least, die variable Aktivität der Polarlichter an beiden Polen.
Auf den ersten Blick scheinen die Polarlichter an beiden Polen gleichzeitig in ihrer Aktivtät zu schwanken. Nähere Analysen weisen jedoch auf feine Unterschiede zwischen den beiden Polarlichtovalen hin. Die nördliche Polarlichtzone ist etwas kleiner als ihr südliches Gegenstück, leuchtet aber intensiver.
Offenbar verteilt sich das Saturn-Magnetfeld nicht gleichförmig über den Planeten, es ist etwas inhomogen und am Nordpol etwas stärker als am Südpol. Dadurch werden geladene Partikel aus dem Sonnenwind, die im Magnetfeld eingefangen sind, am Nordpol stärker beschleunigt und treten dadurch noch intensiver mit den Gasen in der Hochatmosphäre in Wechselwirkung. Ähnliche Resultate erbrachten auch Messungen der Raumsonde Cassini, die seit Juli 2004 den Ringplaneten umkreist.
Tilmann Althaus
Die Rotationsachse von Saturn ist rund 27 Grad gegen die Ebene seiner Umlaufbahn um die Sonne geneigt, der Ringplanet durchläuft daher wie die Erde ausgeprägte Jahreszeiten. Da aber ein Saturnjahr annähernd 30 Erdjahre dauert, wird die Tagundnachgleiche somit nur alle 15 Jahre durchlaufen. Nur dann sind beide Pole gleichzeitig im Licht.
Die letzte Tagundnachtgleiche durchlief Saturn im August 2009. Kurz davor, im Januar und März 2009, beobachtete eine Forschergruppe um Jonathan Nichols von der University of Leicester den Ringplaneten mit dem Weltraumteleskop Hubble. Saturn besitzt wie die Erde ein im Inneren des Planeten erzeugtes Magnetfeld. Es handelt sich analog zum Erdmagnetfeld um ein Dipolfeld mit einem magnetischen Nord- und Südpol.
Bei Saturn fällt als Besonderheit die Achse des Magnetfelds mit der Rotationachse zusammen, bei der Erde ist die Achse des Magnetfeld gegenüber der Rotaionsachse um rund elf Grad geneigt. Nahe der magnetischen Pole eines planetaren Magnetfelds kann der Sonnenwind, ein von der Sonne ausgehender schneller Strom geladener Teilchen, vom Magnetfeld geleitet vergleichsweise tief in die Atmosphäre des Planeten eintreten und mit den Atomen und Molekülen in der Hochatmosphäre in Wechselwirkung treten. Dabei werden diese zur Aussendung von Licht im sichtbaren und ultravioletten Bereich angeregt. Bei Saturn sind diese ovalen Zonen exakt auf die Rotationspole zentriert.
Im sichtbaren Licht werden die Polarlichter aber von der im hellen Sonnenschein liegenden Saturnoberfläche völlig überstrahlt und sind somit unsichtbar. Im Ultravioletten hingegen ändert sich das Bild: Hier erscheint Saturn vergleichsweise dunkel, aber die Polarlichter strahlen hell und heben sich gegenüber seiner Oberfläche deutlich ab.
Allerdings lässt sich Saturn bei diesen Wellenlängen nicht mit erdgebundenen Teleskopen beobachten, da sie durch die Erdatmosphäre absorbiert wird. Nur das Weltraumteleskop Hubble ist derzeit in der Lage, im Ultravioletten Bilder mit einer so hohen Qualtät aufzunehmen.
Die Forscher setzten Hubble jeweils für mehrere Tage ein und konnten dabei ganze Serien von Saturn aufzeichnen. Auf ihnen zeigen sich die Rotation des Planeten, Passagen von einigen seiner Monde und ihrer Schatten und last but not least, die variable Aktivität der Polarlichter an beiden Polen.
Auf den ersten Blick scheinen die Polarlichter an beiden Polen gleichzeitig in ihrer Aktivtät zu schwanken. Nähere Analysen weisen jedoch auf feine Unterschiede zwischen den beiden Polarlichtovalen hin. Die nördliche Polarlichtzone ist etwas kleiner als ihr südliches Gegenstück, leuchtet aber intensiver.
Offenbar verteilt sich das Saturn-Magnetfeld nicht gleichförmig über den Planeten, es ist etwas inhomogen und am Nordpol etwas stärker als am Südpol. Dadurch werden geladene Partikel aus dem Sonnenwind, die im Magnetfeld eingefangen sind, am Nordpol stärker beschleunigt und treten dadurch noch intensiver mit den Gasen in der Hochatmosphäre in Wechselwirkung. Ähnliche Resultate erbrachten auch Messungen der Raumsonde Cassini, die seit Juli 2004 den Ringplaneten umkreist.
Tilmann Althaus
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