Saturn – Magnetfeld

Saturn besitzt ein ausgeprägtes Dipol-Magnetfeld, das höchstwahrscheinlich durch Konvektionsströmungen innerhalb des metallischen Wasserstoffs im Inneren des Planeten entsteht. Am Äquator erreicht es eine magnetische Feldstärke von 20 Mikrotesla, ist also noch geringer als die Feldstärke des irdischen Magnetfeldes am Äquator. Lässt man den Abstand vom Planetenzentrum allerdings in die Berechnungen mit einfließen, so ergibt sich eine andere Kenngröße, das so genannte magnetische Dipolmoment, welches im Fall von Saturn 580 Mal stärker ist, als das der Erde. Trotz des annähernd vergleichbaren Planetendurchmessers kann das Magnetfeld von Saturn nicht mit Jupiters Magnetfeld konkurrieren – weder was die Ausdehnung, noch was die Stärke betrifft. Während sich Jupiters Magnetosphäre bis über die Saturnbahn hinaus erstrecken kann, reicht Saturns Magnetosphäre im Extremfall bis über den Orbit seines größten Mondes, Titan, hinweg.

Saturns Magnetosphäre (Courtesy of NASA / JPL / John Hopkins University)
Saturns Magnetosphäre (Courtesy of NASA / JPL / John Hopkins University)

Das Magnetfeld, oder allgemeiner ausgedrückt, die Magnetosphäre von Planeten ist für das menschliche Auge grundsätzlich unsichtbar. Man kann allenfalls Phänomene beobachten, die aus Wechselwirkungen mit den Magnetfeldern resultieren – Polarlicher wären da ein klassisches Beispiel. In Punkto Empfindlichkeit sind die Instrumente von Raumsonden dem menschlichen Auge weit überlegen. Die nebenstehende Abbildung basiert auf Daten des Magnetospheric Imaging Instrument an Bord von Cassini. Am 21. Juni 2004 konnte die Sonde aus einer Entfernung von sechs Millionen Kilometern die Magnetosphäre Saturns sichtbar machen. Dazu registrierte es die charakteristische Strahlung von Wasserstoff-Atomen, die im Magnetfeld des Planeten gefangen waren. Die Strahlung der Wasserstoffatome ist in orange-roten Farbtönen gekennzeichnet.

Cassinis Flug durch den Bow Shock von Saturns Magnetosphäre (Courtesy of NASA / JPL / University of Iowa)
Cassinis Flug durch den Bow Shock von Saturns Magnetosphäre (Courtesy of NASA / JPL / University of Iowa)

Wenn der energiereiche Sonnenwind auf ein planetares Magnetfeld trifft, bildet sich im Bereich des Zusammenpralls eine ausgedehnte Stoßfront aus, in der das Magnetfeld etwas zusammengestaucht wird. Unterschiede in der Intensität der auftretenden elektrischen Ströme lassen die Partikel des Sonnenwinds an der Magnetosphäre entlang fliegen, ähnlich wie die Luft um ein Überschallflugzeug herum gleitet. Die resultierenden Turbulenzen können bei dem Überschalljet im Extremfall als Überschallknall wahrgenommen werden. Bei der Bowshock-Stoßfront in der Magnetosphäre äußern sich solche Turbulenzen als Anstieg der Radio- und Plasmawellenfrequenzen. Cassini durchquerte die Stoßfront sieben Mal und maß beim Durchflug einen Anstieg der Frequenzen (siehe die Ausschläge im Frequenzspektrum in der unteren Abbildung).