Tähtitieteelliset perustiedot

Saturnus kiertää aurinkoa keskimäärin 1 427 000 000 km (887 miljoonaa mailia) ). Sen lähin etäisyys maapalloon on noin 1,2 miljardia km (746 miljoonaa mailia), ja sen vaihekulma – kulma, jonka se tekee auringon ja maan kanssa – ei koskaan ylitä noin 6 °. Maan läheisyydestä katsottuna Saturnus näyttää siis aina melkein täysin valaistulta. Vain syvän avaruuden koettimet voivat tarjota sivuttaisia ja taustavalaistuja näkymiä.

Kuten Jupiter ja useimmat muut planeetat, Saturnuksella on säännöllinen kiertorata – eli sen liike Auringon ympäri etenee (samaan suuntaan kuin Aurinko pyörii) ja sillä on pieni epäkeskisyys (ei-ympyrän muotoinen) ja kaltevuus ekliptikalle, maapallon kiertoradan tasolle. Toisin kuin Jupiter, Saturnuksen pyörimisakseli kallistuu huomattavasti – 26,7 ° – kiertoradatasolleen. Kallistus antaa Saturnuksen vuodenaikoja, kuten maapallolla, mutta jokainen kausi kestää yli seitsemän vuotta. Toinen tulos on, että Saturnuksen renkaat, jotka sijaitsevat sen päiväntasaajan tasossa, esitetään maapallon tarkkailijoille avautumiskulmissa, jotka vaihtelevat 0 °: sta (reunasta eteenpäin) lähes 30 °: iin. Näkymä Saturnuksen renkaista syklii yli 30 vuoden ajan. Maapallon tarkkailijat voivat nähdä renkaiden aurinkoisen pohjoispuolen noin 15 vuoden ajan ja sitten vastaavasta näkökulmasta aurinkoisen eteläpuolen seuraavien 15 vuoden ajan. Lyhyin väliajoin, kun maa ylittää rengastason, renkaat ovat vain näkymättömiä.

Saturnuksen kiertojaksoa oli hyvin vaikea määrittää. Pilviliikkeet sen massiivisessa ylemmässä ilmakehässä jäljittävät erilaisia ajanjaksoja, jotka ovat niinkin lyhyitä kuin noin 10 tuntia 10 minuuttia päiväntasaajan lähellä ja kasvavat jonkin verran värähtelyllä noin 30 minuutiksi pidemmiksi yli 40 ° leveysasteilla. Tutkijat yrittivät määrittää Saturnuksen syvän sisäosan pyörimisjakson sen magneettikentän pyörimisjaksosta, jonka oletetaan juurtuneen planeetan metalli-vety-ulommaan ytimeen. Kentän pyörimisen suora mittaaminen oli kuitenkin vaikeaa, koska kenttä on erittäin symmetrinen pyörimisakselin ympäri. Voyager-kohtaamisten aikaan Saturnuksen radiopurkaukset, jotka ilmeisesti liittyivät magneettikentän pieniin epäsäännöllisyyksiin, osoittivat 10 tunnin 39,4 minuutin jakson; tämän arvon pidettiin olevan magneettikentän pyörimisjakso. Cassini-avaruusaluksen 25 vuotta myöhemmin tekemät mittaukset osoittivat, että kenttä pyörii 6–7 minuuttia pidempään. Uskottiin, että aurinkotuuli on vastuussa joistakin näiden kahden pyörimisjakson mittauksen eroista. Vasta kun Cassini lensi Saturnuksen renkaiden sisäpuolelle viimeisillä kiertoradoillaan, pyörimisjakso mitattiin tarkasti. Yhdistämällä renkaissa havaitut aallot Saturnuksen painovoimakentän pieniin vaihteluihin planeetan pyörimisjaksoksi määritettiin 10 tuntia 33 minuuttia 38 sekuntia. Saturnuksen pilvien ja sen sisäosan pyörimisjaksojen välisiä aikaeroja on käytetty tuulen nopeuksien arvioimiseen (katso alla Ilmakehä).

Koska neljällä jättiläisplaneetalla ei ole kiinteää pintaa ulommissa kerroksissaan, näiden planeettojen säteen ja painovoiman arvot lasketaan tasolla, jolla yksi bar ilmakehän paineita käytetään. Tällä mitalla Saturnuksen päiväntasaajan halkaisija on 120 536 km (74 898 mailia). Vertailun vuoksi sen napahalkaisija on vain 108 728 km (67 560 mailia) eli 10 prosenttia pienempi, mikä tekee Saturnuksesta kaikkein soikeamman (tasaisemman pylväissä) kaikista aurinkokunnan planeetoista. Sen soikea muoto näkyy myös pienessä teleskoopissa. Vaikka Saturnus pyörii hieman hitaammin kuin Jupiter, se on sujuvampi, koska sen kiihtyvyys kiihdyttää suuremman osan planeetan painovoimasta päiväntasaajalla. Planeetan ekvatoriaalipaino, 896 cm (29,4 jalkaa) sekunnissa sekunnissa, on vain 74 prosenttia sen napapainosta. Saturnus on 95 kertaa massiivisempi kuin Maa, mutta sen tilavuus on 766 kertaa suurempi. Sen keskimääräinen tiheys 0,69 grammaa kuutiometriä kohden on siis vain noin 12 prosenttia maapallosta. Saturnuksen päiväntasaajan pakenemisnopeus – nopeus, joka tarvitaan esineelle, joka sisältää yksittäisiä atomeja ja molekyylejä, paeta planeetan gravitaatiovoimasta päiväntasaajalla ilman, että sitä tarvitsisi edelleen kiihdyttää – on lähes 36 km / s -palkin taso verrattuna maapallon 11,2 km sekunnissa (25 000 mailia tunnissa). Tämä korkea arvo osoittaa, että Saturnuksen ilmakehästä ei ole tapahtunut merkittävää menetystä sen muodostumisen jälkeen. Katso lisätietoja kiertoradan ja fyysisistä tiedoista taulukosta.