За скалиста планета намирането на продължителността на ден може да бъде просто. Просто изберете референтна точка и гледайте колко време отнема да се завъртите от изглед, а след това отново в полезрението. Но за планети като Сатурн не е толкова просто. Няма повърхностни характеристики, които да проследявате.
Учените прекараха десетилетия в опити да определят ротационния период на Сатурн. Но газовият гигант не е склонил да разкрие своите тайни. Ново проучване в AGU'sJournal of Geophysical Research: Space Physics може най-накрая да има отговор. Изследването е озаглавено „Множество на променливата периодичност на Сатурн: Модел с двойно маховик на свързване термосфера-йоносфера-магнитосфера.“
С планета като Земята ние знаем какво измерваме, когато измерваме периода на въртене. Ние измерваме повърхността на планетата. Но за газовия гигант нещата са по-сложни. За кой слой от планетата всъщност говорят учените?
Сатурн е многопластов газов гигант, вероятно със скално ядро. Това ядро е заобиколено от слой лед, след това метален водород и хелий. Тогава област от хелиев дъжд, допълнително заобиколена от регион на течен водород. След това идва голям регион на газообразен водород. Горната атмосфера на Сатурн е съставена от три слоя: в горната част са облаци от амоняк, под него е амониев хидросулфид, а отдолу - облаци от водна пара.
Когато учените говорят за ротационния период на Сатурн, те говорят за горната атмосфера. Това е единствената част на планетата, която наистина може да бъде измерена.
Учените разглеждат радиочестотните модели, които един газов гигант излъчва, за да определят продължителността му. Трудността на Сатурн е, че той излъчва само радиочестоти с ниска честота, които атмосферата на Земята блокира. Това е в контраст с Юпитер, който излъчва модели с по-висока честота, които преминават през земната атмосфера. Поради това учените успяха да отработят ротационния период на Юпитер преди появата на космически кораби.
Сатурн трябваше да изчака до 1980 и 1981 г., когато Voyager 1 и Voyager 2 посетиха и събраха данни. По това време те измерват периода на въртене на 10 часа, 40 минути. Това беше най-доброто налично измерване по това време и то остана. За две десетилетия.
Тогава Касини посети Сатурн и прекара 13 години, изучавайки го и неговите луни. Астрономите с учудване установиха, че периодът на въртене на Сатурн се е променил. Данните на Касини показват, че за двайсетте години между Вояджърс и Касини - незначителен период от време в живота на планетата - продължителността на деня се е променила.
"През около 2004 г. видяхме, че периодът се е променил с 6 минути, около 1%."
Дуейн Понтий от Бирмингам-Южен колеж в Алабама, съавтор на обучението.
Касини показа, че периодът на въртене се е променил с 6 минути, или около 1 процент.
„В около 2004 г. видяхме, че периодът се е променил с 6 минути, около 1 процент“, казва Дуейн Понтий от Бирмингам-Южен колеж в Алабама, съавтор на новото проучване. „Дълго време предполагах, че има нещо нередно в интерпретацията на данните“, припомни Понтий. "Това просто не е възможно."
Как цяла планета променя своя период на въртене за толкова кратко време? Промяната в тази величина трябва да отнеме стотици милиони години. Но имаше и още: Касини също измерваше електромагнитни модели, показващи, че северното и южното полукълбо имат различни периоди на въртене.
Промяна на сезоните на Сатурн
Понтий и другите автори искаха да разберат какво се е случило и защо има разминаване в измерванията. Ако приемем, че данните на Касини се разбират правилно, трябваше да има причина за промяната и за разликата между полукълба. Те решават да сравнят Сатурн с най-близкия му брат, Юпитер.
Едно нещо, което има Сатурн, са сезоните. Сатурн има аксиален наклон от почти 27 градуса, което е подобно на земния наклон на 23 градуса. Юпитер има само наклон на три градуса. Точно като Земята, Северното и Южното полукълбо на Сатурн получават различни количества енергия, докато орбитира Слънцето.
На външния край на атмосферата на Сатурн е разположена област от плазма. Понтий и другите автори смятат, че различното количество UV енергия, достигащо до полукълба през сезоните, взаимодейства с тази плазма. В модела, който са разработили, промените в UV влияят върху плазмата, създавайки повече или по-малко влачене на пресечната точка на плазмата и външната атмосфера.
Плъзгането е това, което определя въртенето на атмосферата, както се вижда от радиовълните емисии, и това въртене се променя в зависимост от сезона, който наблюдаваме.
Плъзгането от плазмата е това, което забавя въртенето, като ни дава периода на въртене, сигнализиран от радио емисиите. С промяната на сезона, плазменото съпротивление се променя, а също и радиоемисиите. Отново, радиоизлъчванията измерват ротационния период на Сатурн, тъй като няма фиксирани характеристики на повърхността.
Този модел, разработен от Понтий и неговите колеги, дава обяснение за промяната в ротацията, наблюдавана през 20-те години между Вояджърс и Касини. Това измерване е само за повърхностните слоеве на Сатурн. Скалното ядро, което е между 9-22 пъти по-голямо от масата на Земята, е скрито и неразривно под десетки хиляди километри атмосфера.
Повече ▼:
- Прессъобщение: Разбиране на невъзможното завъртане на Сатурн
- Научна книга: Многобройни и променливи периодичности на Сатурн: Двоен модел на маховик от термосфера, йоносфера и магнитосфера
- ESA Cassini-Huygens: Атмосферата на Сатурн
