Astronomische basisgegevens

Saturnus draait om de zon op een gemiddelde afstand van 1.427.000.000 km (887 miljoen mijl) ). De dichtstbijzijnde afstand tot de aarde is ongeveer 1,2 miljard km (746 miljoen mijl) en de fasehoek – de hoek die hij maakt met de zon en de aarde – is nooit groter dan ongeveer 6 °. Saturnus gezien vanuit de omgeving van de aarde lijkt dus altijd bijna volledig verlicht. Alleen diepe ruimtesondes kunnen zijdelings en verlicht zicht bieden.

Net als Jupiter en de meeste andere planeten heeft Saturnus een regelmatige baan – dat wil zeggen, zijn beweging rond de zon is prograde (in dezelfde richting als de Zon roteert) en heeft een kleine excentriciteit (noncirculariteit) en neiging tot de ecliptica, het vlak van de baan van de aarde. In tegenstelling tot Jupiter is de rotatieas van Saturnus echter aanzienlijk gekanteld – met 26,7 ° – ten opzichte van zijn baanvlak. De kanteling geeft Saturnus seizoenen, net als op aarde, maar elk seizoen duurt meer dan zeven jaar. Een ander resultaat is dat de ringen van Saturnus, die in het vlak van de evenaar liggen, aan waarnemers op aarde worden gepresenteerd met openingshoeken van 0 ° (rand aan) tot bijna 30 °. Het zicht op de ringen van Saturnus cycli over een periode van 30 jaar. Waarnemers op aarde kunnen de zonovergoten noordkant van de ringen ongeveer 15 jaar zien en vervolgens, in een analoog beeld, de zonovergoten zuidkant gedurende de komende 15 jaar. In de korte intervallen waarin de aarde het ringvlak kruist, zijn de ringen vrijwel onzichtbaar.

De rotatieperiode van Saturnus was erg moeilijk te bepalen. Bewegingen van wolken in de enorme bovenste atmosfeer ervan volgen een verscheidenheid aan perioden, die slechts ongeveer 10 uur en 10 minuten nabij de evenaar zijn en met enige oscillatie toenemen tot ongeveer 30 minuten langer op breedtegraden hoger dan 40 °. Wetenschappers probeerden de rotatieperiode van het diepe binnenste van Saturnus te bepalen aan de hand van dat van zijn magnetische veld, waarvan wordt aangenomen dat het geworteld is in de buitenste kern van metaal-waterstof van de planeet. Directe meting van de rotatie van het veld was echter moeilijk omdat het veld zeer symmetrisch is rond de rotatieas. Op het moment van de Voyager-ontmoetingen vertoonden radio-uitbarstingen van Saturnus, die blijkbaar verband hielden met kleine onregelmatigheden in het magnetische veld, een periode van 10 uur en 39,4 minuten; deze waarde werd beschouwd als de rotatieperiode van het magnetische veld. Metingen die 25 jaar later door het Cassini-ruimtevaartuig werden uitgevoerd, gaven aan dat het veld 6-7 minuten langer draaide. Aangenomen werd dat de zonnewind verantwoordelijk is voor een deel van het verschil tussen deze twee metingen van de rotatieperiode. Pas toen Cassini in zijn laatste banen binnen de ringen van Saturnus vloog, werd de rotatieperiode nauwkeurig gemeten. Door de in de ringen waargenomen golven te relateren aan kleine variaties in het zwaartekrachtveld van Saturnus, werd vastgesteld dat de rotatieperiode van de planeet 10 uur 33 minuten 38 seconden was. De tijdsverschillen tussen de rotatieperioden van de wolken van Saturnus en van zijn binnenste zijn gebruikt om windsnelheden te schatten (zie hieronder De atmosfeer).

Omdat de vier reuzenplaneten geen vast oppervlak in hun buitenste lagen hebben, conventie de waarden voor de straal en zwaartekracht van deze planeten worden berekend op het niveau waarop één bar atmosferische druk wordt uitgeoefend. Volgens deze maatstaf is de equatoriale diameter van Saturnus 120.536 km (74.898 mijl). Ter vergelijking: zijn polaire diameter is slechts 108.728 km (67.560 mijl), of 10 procent kleiner, waardoor Saturnus de meest afgeplatte (afgeplatte aan de polen) van alle planeten in het zonnestelsel is. Zijn afgeplatte vorm is zelfs zichtbaar in een kleine telescoop. Hoewel Saturnus iets langzamer draait dan Jupiter, is hij afgeplat omdat zijn rotatieversnelling een groter deel van de zwaartekracht van de planeet op de evenaar annuleert. De equatoriale zwaartekracht van de planeet, 896 cm (29,4 voet) per seconde per seconde, is slechts 74 procent van zijn polaire zwaartekracht. Saturnus is 95 keer zo zwaar als de aarde, maar heeft een volume dat 766 keer groter is. De gemiddelde dichtheid van 0,69 gram per kubieke cm is dus slechts ongeveer 12 procent van die van de aarde. De equatoriale ontsnappingssnelheid van Saturnus – de snelheid die nodig is voor een object, dat individuele atomen en moleculen omvat, om aan de aantrekkingskracht van de planeet op de evenaar te ontsnappen zonder verder te worden versneld – is bijna 36 km per seconde (80.000 mijl per uur) op die ene -bar niveau, vergeleken met 11,2 km per seconde (25.000 mijl per uur) voor de aarde. Deze hoge waarde geeft aan dat er sinds de formatie geen significant verlies van atmosfeer door Saturnus is opgetreden. Zie de tabel voor aanvullende orbitale en fysieke gegevens.