Гексагональное образование на северном полюсе
Облака на северном полюсе Сатурна образуют шестиугольник —гигантский гексагон. Впервые это обнаружено во время пролётовВояджера около Сатурна в 1980-х годах[17][18][19], подобное явление никогда не наблюдалось ни в одном другом месте Солнечной системы. Шестиугольник располагается на широте 78° и каждая его сторона составляет приблизительно 13800 км, то есть больше диаметра Земли. Период его вращения составляет 10 часов 39 минут. Если южный полюс Сатурна с его вращающимся ураганом не кажется странным, то северный полюс можно считать гораздо более необычным. Этот период совпадает с периодом изменения интенсивности радиоизлучения, который, в свою очередь принят равным периоду вращения внутренней части Сатурна.
Странная структура облаков показана на инфракрасном изображении, полученном обращающимся вокруг Сатурна космическим аппаратом Кассини в октябре 2006 года. Изображения показывают, что шестиугольник оставался стабильным за 20 лет после полёта Вояджера[17]. Фильмы, показывающие северный полюс Сатурна, демонстрируют сохранение шестиугольной структуры облаков во время их вращения. Отдельные облака на Земле могут иметь форму шестиугольника, но, в отличие от них, у облачной системы на Сатурне есть шесть хорошо выраженных сторон почти равной длины. Внутри этого шестиугольника могут поместиться четыре Земли. Предполагается, что в районе гексагона имеются значительная неравномерность облачности. Области, в которых облачность практически отсутствует имеют высоту до 75 км [17].
Полного объяснения этого явления пока нет, однако, учёным удалось провести эксперимент, который довольно точно смоделировал эту атмосферную структуру[20].Исследователи поставили 30 литровый баллон с водой на вращающуюся установку, причём внутри были размещены маленькие кольца, вращающися быстрее ёмкости. Чем больше была скорость кольца, тем больше форма вихря, который образовывался при совокупном вращении элементов установки отличалась от круговой. При эксперименте был получен в том числе и вихрь в форме гексагона[21].
Магнитное поле
Магнитосфера Сатурна открыта космическим аппаратом Пионер 11 в 1979 году. По размерам уступает только магнитосфере Юпитера. Магнитопауза, граница между магнитосферой Сатурна и солнечным ветром, расположена на расстоянии порядка 20 радиусов Сатурна от его центра, а хвост магнитосферы протягивается на сотни радиусов. Магнитосфера Сатурна наполнена плазмой, продуцируемой планетой и ее спутниками. Среди спутников наибольшую роль играет Энцелад, гейзеры которого ежесекундно выбрасывают около 300—600 кг водяного пара, часть которой ионизируется магнитным полем Сатурна[22][23].
Взаимодействие между магнитосферой Сатурна и солнечным ветром генерирует яркие овалы полярного сияния вокруг полюсов планеты, наблюдаемые в видимом, ультрафиолетовом и инфракрасном свете. Магнитное поле Сатурна, так же как и Юпитера, создается за счёт эффекта динамо при циркуляции металлического водорода во внешнем ядре. Магнитное поле является почти дипольным, так же как и у Земли, с северным и южным магнитными полюсами. Северный магнитный полюс находится в северном полушарии, а южный — в южной, в отличие от Земли, где расположение географических полюсов противоположно расположению магнитных[24]. Величина магнитного поля на экваторе Сатурна 21 мкTл (0.21 Гс), что соответствует дипольному магнитному моменту примерно в 4.6 × 10 18 Tл•м3[25]. Магнитный диполь Сатурна жестко связан с его осью вращения, поэтому магнитное поле очень ассиметрично. Диполь несколько смещен вдоль оси вращения Сатурна к северному полюсу.
Внутреннее магнитное поле Сатурна отклоняет солнечный ветер от поверхности планеты предотвращая его взаимодействие с атмосферой и создает область, называемую магнитосферой и наполненую плазмой совсем иного вида, чем плазма солнечного ветра. Магнитосфера Сатурна — вторая по величине магнитосфера в Солнечной системе, наибольшая — магнитосфера Юпитера. Как и в магнитосфере Земли, граница между солнечным ветром и магнитосферой называется магнитопаузой. Расстояние от магнитопаузы до центра планеты (по прямой Солнце — Сатурн) варьируеться от 16 до 27 Rs (Rs = 60,330 км — экваториальный радиус Сатурна)[26][23]. Расстояние зависит от давления солнечного ветра, который зависит от солнечной активности. Среднее расстояние до магнитопаузы составляет 22 Rs. С другой стороны планеты солнечный ветер растягивает магнитное поле Сатурна в длинный магнитный хвост.
В октябре 2008 года «Кассини» передал изображения северного полушария планеты. С 2004, когда «Кассини» подлетел к ней, произошли заметные изменения, и теперь оно окрашено в необычные цвета. Причины этого пока непонятны. Хотя пока неизвестно, почему возникла окраска Сатурна, предполагается, что недавнее изменение цветов связано со сменой времён года. C 2004 года по 2 ноября 2009 года с помощью аппарата были открыты 8 новых спутников. Основная миссия «Кассини» закончилась в 2008 году, когда аппарат совершил 74 витка вокруг планеты. Затем задачи зонда были продлены до сентября 2010 года, а потом, до 2017 года для изучения полного цикла сезонов Сатурна[50].
В 2020 г. намечен запуск АМС Titan Saturn System Mission по совместному американско-европейскому проектуNASA и ESA для изучения с 2029 г. Сатурна и его спутников Титана и Энцелада, в ходе которого станция станет спутником Сатурна, а затем Титана, а также с неё будут спущены воздушный шар-зонд в атмосферу Титана и посадочный модуль (возможно, плавающий).
Планируются также миссии Titan Mare Explorer с посадочным модулем, плавающим в метановых морях Титана, и Kronos с большим (для Сатурна) и двумя малыми (для его спутников) орбитальными аппаратами и двумя зондами, спускаемыми в атмосферу Сатурна.