Вторая по массивности планета, названная Сатурном (римский аналог античного титана Кроноса, сына Урана и Геи) превосходит Землю по объему в 800 раз. Средняя плотность его меньше плотности воды - 0,7 г/см3. Обращаясь вокруг Солнца на расстоянии в 10 раз более отдаленном, чем Земля, Сатурн совершает полный оборот за 29,5 лет по орбите близкой к круговой. Наклонение орбиты к плоскости эклиптики всего 2 градуса, в то время как экваториальная плоскость Сатурна наклонена на 27 градусов к плоскости его орбиты, поэтому смена времен года присуща этой планете.
Подобно Юпитеру Сатурн представляет собой огромный быстро вращающийся (с периодом 10,2 часа) шар, состоящий преимущественно из жидкого водорода и гелия, окутанный мощным слоем атмосферы. Экваториальный диаметр по верхней границе облачного слоя составляет 120540 км, а полярный на несколько сотен километров меньше. В атмосфере Сатурна содержится 94% водорода и 6% гелия (по объему).
Галилей, наблюдая Сатурн в свой несовершенный телескоп в самом начале семнадцатого века, не мог понять, почему слева и справа от планеты видны выступы. Лишь через пятьдесят лет Х.Гюйгенсу удалось определить, что Сатурн окружен тонким плоским кольцом, не соприкасающимся с планетой. Еще через четверть века Ж.Кассини обнаружил темную полосу на кольце. Внешнюю часть кольца назвали кольцом А, а внутреннюю - кольцом В. Разделяющая их темная полоса получила название деления Кассини. Позже наземными наблюдениями были выявлены кольца С, D и Е.
Изображение Сатурна, полученное КА "Вояджер 1" с расстояния 5,3 млн. км после сближения с планетой. Тень от Сатурна видна на кольцах, через которые можно видеть Сатурн. Яркие участки на кольцах выглядят как спицы. Диаметр Сатурна 120000 км. (Voyager 1, P-23254)
Первым космическим аппаратом, посетившим окрестности Сатурна, был КА "Пионер 11", который 1 сентября 1979г. прошел на расстоянии 21400 км от облачной поверхности этой планеты. Магнитное поле Сатурна, зафиксированное приборами КА, оказалось сильнее, чем у Земли, но слабее, чем у Юпитера. Уточнена масса Сатурна. По характеру поля тяготения сделан вывод, что внутреннее строение Сатурна похоже на строение Юпитера. Фотографии колец выглядели необычно, поскольку приборы фиксировали не отраженный от колец свет, а свет, прошедший сквозь них, так как к аппарату была обращена не освещенная Солнцем "ночная" сторона колец. По данным измерений инфракрасного излучения получена температура Сатурна равная -170°С, свидетельствующая о том, что планета излучает в 2,5 раза больше тепла, чем получает от Солнца. В высоких широтах Сатурна предполагается наличие полярных сияний. Впервые были получены изображения Титана, самого крупного из семейства спутников Сатурна, к сожалению разрешение было очень низким.
КА "Пионер 10, 11" покинули Солнечную систему, но слабые сигналы с них еще улавливаются на земных антеннах. На борту этих станций были установлены специальные пластины с "посланием к внеземным цивилизациям.
Более качественные изображения были получены КА "Вояджер 1, 2". "Вояджер 1" впервые показал, что система колец Сатурна состоит из тысяч отдельных узких колечек, обнаружил 6 новых спутников, а также установил, что основным компонентом атмосферы Титана является азот, а не метан, как предполагалось ранее. Получены интересные данные и о спутниках Тефии, Мимасе, Дионе, Рее и Энцеладе.
Снимок самого крупного спутника Сатурна - Титана диаметром 5150 км, полученное КА "Вояджер 1". Цвет облаков Титана передан близким к естественному, насколько это возможно. Южное полушарие заметно ярче и видна четкая граница наэкваторе. Северный полярный район наверху выглядит темным. (Voyager 1, P-23076)
Изображение ближайшего из крупных спутников Сатурна - Мимаса, полученное КА "Вояджер 1" с расстояния 550 000 км. В центре изображения кратер Гершель диаметром 100 км, что составляет почти четверть диаметра самого спутника. Такой удар мог полностью разрушить спутник. Разрешение снимка 5 км на пиксель. (Voyager 1, FDS 34932.04)
Изображение спутника Сатурна - Мимаса, полученное КА "Вояджер 1" с расстояния 127000 км с разрешением 1 км на пиксель. Диаметр Мимаса 400 км. Южный полюс находится в центре терминатора. Из крупных спутников Сатурна Мимас расположен ближе всех. (Voyager 1, FDS 34944.21)
Изображение северной полярной области спутника Сатурна - Реи, полученное КА "Вояджер 1" с расстояния 83 000 км. Северный полюс расположен в нижнем правом углу изображения. Поперечник снимка 700 км, разрешение 1 км на пиксель. Диаметр Реи 1500 км. Этот район является частью сильно кратерированного полушария, обращенного к Сатурну. На противоположном полушарии наблюдаются "тонкие" альбедные образования. (Voyager 1, FDS 34952.57)
Мозаика снимков спутника Сатурна - Рея, полученных с расстояния около 80000 км. Рея - наиболее сильно кратерированный спутник, поверхность которого (сплошь усеянная кратерами) является очень старой. Диаметр Реи 2400 км. (Voyager 1, P-23177)
На самое близкое расстояние к Сатурну подошел КА " Вояджер 2". В системе его колец оказалось еще больше отдельных колечек, состоящих из бесчисленного множества частиц льда, крупных и мелких обломков. На спутнике Тефии обнаружен кратер диаметром 400 км и глубиной 16 км. После встречи с Сатурном траектория полета "Вояджера" была изменена таким образом, чтобы он в январе 1989г. прошел около Урана.
В отличие от Юпитера полосы на Сатурне доходят до очень высоких широт - 78 градусов. Гигантское овальное образование размером с Землю, расположенное недалеко от северного полюса, названо Большим Коричневым Пятном, так же обнаружены несколько коричневых пятен меньшего размера. Из-за большей, чем на Юпитере скорости потоков, эти ураганные вихри быстро затухают и перемешиваются с полосами. Скорости зональных ветров в районе экватора достигают 400 - 500 м/с, а на широте 30 градусов - около 100 м/с.
Поток солнечной энергии, достигающий Сатурна в 91 раз меньше, чем у Земли. Температура на нижней границе облаков Сатурна составляет 150°К. Однако, тепловой поток от Сатурна в два раза превышает поток энергии, получаемой от Солнца. Источником этой внутренней энергии может быть, согласно гипотезе, энергия, выделяемая за счет гравитационной дифференциации вещества, когда более тяжелый гелий медленно погружается в недра планеты. Из-за низких температур в надоблачной атмосфере Сатурна, где пары аммиака вымораживаются, образуется плотный слой тумана, скрывающего структуру поясов и зон, поэтому на Сатурне они не так четко видны, как на Юпитере.
Магнитное поле Сатурна имеет уникальный характер. Ось диполя совпадает с осью вращения планеты в отличие от Земли, Меркурия и Юпитера. Магнитосфера Сатурна имеет симметричный вид. Радиационные пояса имеют правильную форму, причем в них наблюдаются пустые полости, где заряженные частицы выметаются спутниками или кольцами. Вблизи колец концентрация частиц ничтожна. За спутниками Сатурна тянутся хвосты из нейтральных и ионизированных молекул и атомов газа, образующие гигантские торы на орбитах. Одним из источников такого тора является верхняя атмосфера Титана, самого большого спутника Сатурна.
Поверхность Титана, диаметр которого 5150 км, неразличима сквозь плотную атмосферу, состоящую на 85% из азота, около 12% аргона и менее 3% метана. Также наблюдается небольшое количество этана, пропана, ацетилена, этилена, водорода, кислорода и других составляющих. Температура верхних слоев атмосферы этого спутника близка к 150°К, а поверхности - 94°К. Поверхность Титана состоит изо льда с примесью силикатных пород. Средняя плотность вещества, слагающего спутник - 1,9 г/см3. Предполагается, что у Титана может быть океан из этана, метана и азота глубиной до 1 км, ниже которого находится слой ацетилена толщиной до 300 м. Возможно, что в следующем веке на этом спутнике будут вестись промышленные разработки и доставка полезных ископаемых на Землю.
Всего в системе Сатурна насчитывается 17 спутников. Возможно их и больше на самом деле, но это уже очень маленькие образования. Поверхности всех крупных спутников сфотографированы космическими аппаратами. На Рее диаметром 1530 км очень много кратеров, самый крупный из которых имеет поперечник около 500 км. У Япета диаметром 1460 км одно полушарие в 10 раз темнее другого.
Изображение спутника Сатурна - Дионы радиусом 560 км, полученное КА "Вояджер 1" с расстояния 162 000 км и разрешением 1 км на пиксель. Сильно кратерированная область видна на краю ведущего, обращенного к Сатурну полушария. Наверху снимка виден кратер Аенас диаметром 166 км с центром 26 с. ш., 46 з.д. (Voyager 1, FDS 34948.28)
На поверхности Дионы (диаметром 1120 км) видны следы выброса светлого материала в виде инея, множество кратеров и извилистая долина. На самом светлом спутнике - Энцеладе диаметром 500 км видны следы потоков, разрушивших прежний рельеф, поэтому предполагается, что недра этого спутника могут быть активными и в настоящее время. Очень глубокие кратеры обнаружены на Мимасе, диаметр которого 390 км. Следы метеоритной бомбардировки видны и на спутнике Гиперионе, имеющем неправильную форму (350х230 км).