Sao Thổ tức Thổ tinh là hành tinh thứ sáu tính theo khoảng chừng cách trung bình từ Mặt trời và là hành tinh lớn thứ hai về đường kính cũng như khối lượng, sau Sao Mộc trong Hệ Mặt trời.

Sao Thổ là hành tinh khí khổng lồ với nửa đường kính trung bình bằng 9 lần của Trái Đất. Tuy khối lượng của hành tinh cao gấp 95 lần khối lượng của Trái Đất tuy nhiên với thể tích to ra hơn 763 lần, khối lượng riêng trung bình của Sao Thổ chỉ bằng một phần tám so với của Trái Đất.

Cấu trúc của sao Thổ

Cấu trúc bên trong của Sao Thổ có nhẽ gồm có một lõi sắt, nikel và đá (hợp chất silic và ôxy), xung quanh bởi một lớp dày hiđrô kim loại, một lớp trung gian giữa hiđrô lỏng với heli lỏng và bầu khí quyển phía trên cùng.

Thành phần chủ yếu của hành tinh là hiđrô, chúng trở thành chất lỏng không lý tưởng khi xác suất cao trên 0,01 g/cm3. Tỷ suất này đạt được ở nửa đường kính nơi chứa 99,9% khối lượng của Sao Thổ. Nhiệt độ, áp suất và xác suất bên trong tăng từ từ về phía lõi, và tại những lớp sâu hơn trong hành tinh, hiđrô chuyển sang pha kim loại.

Ảnh màu thực tế của Sao Thổ, chụp bởi tàu Cassini.

Khí quyển của sao Thổ

Lớp khí quyển bên phía ngoài của Sao Thổ chứa 96,3% phân tử hiđrô và 3,25% heli. Tỉ lệ heli giảm đáng kể so với sự có mặt của yếu tố này trong Mặt Trời. Các nhà khoa học vẫn không biết xác thực lượng các yếu tố nặng hơn heli trong khí quyển hành tinh, nhưng họ giả sử rằng tỉ lệ những yếu tố này bằng với tỷ lệ nguyên thủy của chúng từ lúc hình thành Hệ Mặt Trời.

Mây trên sao Thổ

Khí quyển Sao Thổ hiện lên với những dải sắc tố giống như của Sao Mộc, nhưng những dải màu của Thổ Tinh mờ hơn và rộng hơn tại xích đạo hành tinh. Các nhà khoa học sử dụng cách gọi tên cho những dải này tương tự như khi đối chiếu với của Sao Mộc. Những dải mây mờ của Sao Thổ không được phát hiện ra cho đến lúc tàu Voyager bay qua hành tinh trong thập niên 1980.

Từ quyển của sao Thổ

Sao Thổ có từ trường đơn giản hình dáng giống lưỡng cực từ. Cường độ của nó tại xích đạo bằng – 0,21 gauss (21 µT) – xấp xỉ bằng một phần mười hai cường độ từ trường xung quanh Sao Mộc và hơi yếu hơn so với từ trường của Trái Đất.[18] Và do vậy Sao Thổ có từ quyển nhỏ hơn nhiều so với của Sao Mộc.

Quỹ đạo của sao Thổ

Khoảng chừng cách trung bình giữa Sao Thổ và Mặt Trời là trên 1,4 tỷ kilômét (9 AU). Với tốc độ quỹ đạo trung bình bằng 9,69 km/s, Sao Thổ mất 10.759 ngày Trái Đất (hay khoảng chừng 29,5 năm), để đi hết một vòng quanh Mặt Trời. Quỹ đạo elip của Sao Thổ nghiêng khoảng chừng 2,48° tương đối so với mặt phẳng quỹ đạo của Trái Đất.

Vòng đai hành tinh

Vòng đai Sao Thổ (chụp bởi tàu quỹ đạo Cassini trong năm 2007) là vòng đai hành tinh lớn số 1 trong Hệ Mặt Trời.

Sao Thổ có nhẽ được nghe biết nhiều nhất với khối hệ thống vòng đai hành tinh khiến nó có hình ảnh nổi trội nhất.

Vành này mở rộng từ 6.630 km đến 120.700 km phía trên xích đạo của Sao Thổ, với độ dày trung bình bằng 20 mét và chứa tới 93% băng nước, một ít tholin và 7% cacbon vô định hình.

Vệ tinh tự nhiên của sao Thổ

Cho tới nay Sao Thổ có ít nhất 62 vệ tinh, 53 trong số này đã được đặt tên. Trong số đó, Titan là vệ tinh lớn số 1 của sao Thổ, chiếm hơn 90% tổng khối lượng của mọi vật thể xoay quanh Sao Thổ gồm có cả vòng đai.

Thám hiểm sao Thổ

Pioneer 11 là con tàu trước hết bay qua Sao Thổ vào tháng 9 năm 1979, khi đó nó cách hành tinh 20.000 km từ đỉnh mây khí quyển. Các tấm hình gửi về gồm hành tinh và một số vệ tinh của nó, tuy vậy độ phân giải quá thấp để xem rõ các chi tiết cụ thể mặt phẳng. Con tàu cũng nghiên cứu vòng đai Sao Thổ, phát hiện ra vòng đai mỏng F và những khoảng chừng tối trong vành lại sáng lên khi nhìn dưới góc pha nghiêng lớn hướng về Mặt Trời, hay những khoảng chừng trống tối này chứa những hạt bụi nhỏ tán xạ ánh sáng. Thêm vào đó, Pioneer 11 đã đo được nhiệt độ của Titan và cho thấy vệ tinh này quá lạnh để tồn tại sự sống.

Sao Thổ che khuất Mặt Trời, nhìn từ tàu Cassini.

Tháng 11 năm 1980, con tàu không gian Voyager 1 đến khối hệ thống Sao Thổ. Nó đã gửi về những tấm hình phân giải cao của hành tinh, các vòng đai và vệ tinh của nó. Rõ ràng và cụ thể mặt phẳng của nhiều vệ tinh đã được quan sát lần trước hết.

Một năm tiếp theo, vào tháng 8 năm 1981, Voyager 2 tiếp tục bay qua và nghiên cứu khối hệ thống hành tinh này. Thêm nhiều tấm hình chụp gần các vệ tinh Sao Thổ gửi về Trái Đất, cũng như thêm những tài liệu về việc thay đổi trong khí quyển và vòng đai hành tinh.

Ngày 1 tháng 7 năm 2004, tàu không gian Cassini-Huygens thực hiện các bước kiểm soát và điều chỉnh thông số đường bay và đi vào quỹ đạo Sao Thổ. Trước lúc đi vào quỹ đạo, Cassini đã thực hiện các nghiên cứu về khối hệ thống hành tinh này. Tháng 6 năm 2004, nó đã thực hiện bay qua gần vệ tinh Phoebe, gửi về trung tâm điều khiển và tinh chỉnh tài liệu và hình ảnh phân giải cao vệ tinh này.

• Tổng quan về sao Hỏa
• Tổng quan về sao Thủy
• Tổng quan về sao Kim