Magnetosfeer

Saturnus heeft een intrinsiek magnetisch veld met een eenvoudige, symmetrische vorm: een magnetische dipool. De sterkte ervan aan de evenaar – 0,2 gauss (20 μT) – is ongeveer een twintigste van die van het veld rond Jupiter en iets zwakker dan het magnetische veld van de Aarde. Daardoor is de magnetosfeer van Saturnus veel kleiner dan die van Jupiter.

Toen Voyager 2 de magnetosfeer binnenging, was de druk van de zonnewind hoog en strekte de magnetosfeer zich slechts uit over 19 Saturnusstralen, oftewel 1,1 miljoen km hoewel deze binnen enkele uren groter werd en dat gedurende ongeveer drie dagen bleef. Hoogstwaarschijnlijk wordt het magnetische veld op dezelfde manier gegenereerd als dat van Jupiter – door stromen in de vloeibare metaal-waterstoflaag, een zogenaamde metaal-waterstofdynamo. Deze magnetosfeer is zeer effectief in het afbuigen van de zonnewinddeeltjes van de zon. De maan Titan draait in het buitenste deel van de magnetosfeer van Saturnus en draagt plasma bij uit de geïoniseerde deeltjes in de buitenste atmosfeer van Titan. De magnetosfeer van Saturnus produceert, net als die van de Aarde, aurora's.

TERUG

In 1980-1981 werd de magnetosfeer van Saturnus bestudeerd door de Voyager-ruimtevaartuigen. Tot september 2017 was het onderwerp van voortdurend onderzoek door de Cassini-missie, die in 2004 aankwam en meer dan 13 jaar lang de planeet observeerde ...

Ontdekking

Direct na de ontdekking van Jupiters radio-emissies in decametergolf in 1955 werden pogingen ondernomen om een soortgelijke emissie van Saturnus te detecteren, maar met onduidelijke resultaten. Het eerste bewijs dat Saturnus mogelijk een intern gegenereerd magnetisch veld heeft, kwam in 1974, met de detectie van zwakke radio-emissies van de planeet op een frequentie van ongeveer 1 MHz.

Deze middengolfemissies werden gemoduleerd met een periode van ongeveer 10 uur en 30 minuten, wat werd geïnterpreteerd als de rotatieperiode van Saturnus. Niettemin was het beschikbare bewijs in de jaren zeventig te onduidelijk en sommige wetenschappers dachten dat Saturnus mogelijk helemaal geen magnetisch veld had, terwijl anderen zelfs speculeerden dat de planeet zich voorbij de heliopauze zou kunnen bevinden. De eerste definitieve detectie van het magnetische veld van Saturnus vond pas plaats op 1 september 1979, toen de ruimtesonde Pioneer 11 erdoorheen vloog en de sterkte van het magnetische veld direct mat.

Vloeistofdynamo

Net als het magnetische veld van Jupiter wordt dat van Saturnus gecreëerd door een vloeistofdynamo in een laag circulerend vloeibaar metallisch waterstof in de buitenste kern. Net als de aarde is het magnetische veld van Saturnus grotendeels een dipool, met een noord- en een zuidpool aan de uiteinden van een enkele magnetische as. Op Saturnus, net als op Jupiter, bevindt de noordpool zich op het noordelijk halfrond en de zuidpool op het zuidelijk halfrond, waardoor de magnetische veldlijnen van de noordpool af en naar de zuidpool wijzen. Dit is omgekeerd ten opzichte van de aarde, waar de noordpool zich op het zuidelijk halfrond bevindt. Het magnetische veld van Saturnus heeft ook quadrupool-, octupool- en hogere componenten, hoewel deze veel zwakker zijn dan de dipool.

De magnetische veldsterkte aan de evenaar van Saturnus bedraagt ongeveer 21 μT (0,21 G), wat overeenkomt met een dipoolmagnetisch moment van ongeveer 4,6 × 10¹⁸ T•m³. Hierdoor is het magnetische veld van Saturnus iets zwakker dan dat van de Aarde; het magnetische moment is echter ongeveer 580 keer groter. De magnetische dipool van Saturnus is strikt uitgelijnd met zijn rotatieas, wat betekent dat het veld, uniek genoeg, zeer axiaal symmetrisch is. De dipool is iets verschoven (met 0,037 Rs) langs de rotatieas van Saturnus richting de noordpool.