Тепловой поток от Сатурна, по данным ИК-радиометра, оказался в 2,2 раза сильнее, чем мощность падающего солнечного излучения, то есть в еще большей степени, чем у Юпитера. Эффективная температура верхних слоев облаков была близка к 95 К – на 5° выше ожидаемой. Экваториальная зона оказалась немного холоднее, чем более высокоширотные. Глубину атмосферы специалисты оценили в 1000 км. Спектроскопически в ней были выделены только метан и аммиак. Судя по температуре, гелия было вполовину меньше, чем на Солнце.
Обнаруженное «Пионером» магнитное поле Сатурна оказалось почти соосным с самой планетой – отклонение не превышало 1°, тогда как у Солнца, Юпитера и Земли этот угол был между 10° и 20°, и классическая теория динамо такую странность не объясняла. Сила поля на уровне видимых облаков составляла 0,22 Гс (на Земле – 0,35 Гс), но из-за огромного размера планеты суммарный магнитный момент был в 500–700 раз больше, чем у земного магнитного поля. Проблема была в том, что ученые ожидали увидеть больше еще впятеро! Источник магнитного поля находился в глубинах планеты, и оно было относительно ровным.
Ионосфера Сатурна оказалась слабой с двумя максимумам на высотах 2200 и 2800 км – 7000 электронов на 1 см>3 в первом и 9400 во втором.
Энергичные заряженные частицы образовывали несколько радиационных поясов правильной тороидальной конфигурации, простиравшихся до 20–22 R>S. Их интенсивность оказалась близка к земной, а максимум лежал между 4,0 и 2,5 R>S. Чуть ближе к планете, на отметке 2,29 R>S, у края кольца A, концентрация заряженных частиц внезапно упала в 30 раз («ее как будто отсекло гильотиной»), зато наблюдалась слабая водородная корона. Очевидно, кольца работали как своеобразный «пылесос»: их ледяные «камешки» поглощали энергичные частицы, которые при этом выбивали атомы водорода из молекул воды. Эта уникальная противорадиационная защита позволила «Пионеру-11» получить за десять суток сближения с Сатурном такую же дозу облучения, как всего за две минуты (!) на минимальной дистанции от Юпитера. Отличная новость для команды «Вояджеров»: радиацию у Сатурна можно было вычеркнуть из списка угроз!
Плазма магнитосферы вращалась синхронно с планетой вплоть до 10 R>S. В обычное время Титан должен был оставлять в магнитосфере след, причем не позади, а впереди себя: планета и ее магнитное поле вращались намного быстрее, чем спутник.
Аппарат не смог обнаружить два слабых кольца Сатурна – внутреннее D и внешнее E. Зато «Пионер-11» отснял три хорошо известных ярких кольца и нашел в 141 000 км от центра планеты и в 3600 км от внешнего края кольца A новое тонкое кольцо F шириной 800 км. Промежуток между A и F был назван делением Пионера, но имя не прижилось: сейчас он известен как деление Роша.