Uolėtoje planetoje dienos ilgumą surasti gali būti labai paprasta. Tiesiog pasirinkite atskaitos tašką ir stebėkite, kiek laiko reikia pasisukti iš vaizdo, tada grįžkite į vaizdą. Bet tokioms planetoms kaip Saturnas tai nėra taip paprasta. Nėra jokių paviršiaus ypatybių, kurias būtų galima stebėti.
Mokslininkai dešimtmečius praleido bandydami nustatyti Saturno sukimosi periodą. Tačiau dujų milžinas nelinkęs atskleisti savo paslapčių. Naujas AGU tyrimasGeofizinių tyrimų žurnalas: Kosminė fizika gali pagaliau turėti atsakymą. Tyrimas pavadintas „Saturno daugybinis kintamasis periodiškumas. Dvigubo smagračio termosferos, jonosferos ir magnetosferos sujungimo modelis“.
Turėdami tokią planetą kaip Žemė, mes žinome, ką matuojame matuojant sukimosi periodą. Mes matuojame planetos paviršių. Tačiau dujų milžinui viskas yra sudėtingiau. Apie kurį planetos sluoksnį mokslininkai iš tikrųjų kalba?
Saturnas yra daugiasluoksnis dujų milžinas, greičiausiai turintis uolėtą šerdį. Ši šerdis yra apsupta ledo sluoksnio, tada metalo vandenilio ir helio. Tada helio lietaus sritis, toliau apsupta skysto vandenilio srities. Tada ateina didelis dujinio vandenilio regionas. Saturno viršutinę atmosferą sudaro trys sluoksniai: viršuje yra amoniako debesys, po tuo yra amonio hidrosulfidas, o apačioje - vandens garų debesys.
Kai mokslininkai kalba apie Saturno sukimosi periodą, jie kalba apie viršutinę atmosferą. Tai vienintelė planetos dalis, kurią iš tikrųjų galima išmatuoti.
Mokslininkai pažvelgia į radijo dažnio modelius, kuriuos skleidžia dujų milžinas, kad nustatytų jo dienos ilgį. „Saturnas“ yra tas, kad jis skleidžia tik žemo dažnio radijo modelius, kuriuos blokuoja Žemės atmosfera. Tai priešingai nei Jupiteris, skleidžiantis aukštesnio dažnio modelius, praeinančius per Žemės atmosferą. Dėl šios priežasties mokslininkai sugebėjo išsiaiškinti Jupiterio rotacijos periodą prieš prasidedant erdvėlaiviui.
Saturnas turėjo laukti iki 1980 ir 1981 m., Kai „Voyager 1“ ir „Voyager 2“ lankėsi ir rinko duomenis. Tuo metu jie matavo sukimosi periodą 10 valandų, 40 minučių. Tai buvo geriausias tuo metu turimas matavimas ir įstrigo. Jau du dešimtmečius.
Bet tada Cassini aplankė Saturną ir praleido 13 metų studijuodamas jį ir jo mėnulius. Astronomai buvo nustebinti sužinoję, kad Saturno rotacijos laikotarpis pasikeitė. „Cassini“ duomenys parodė, kad per dvidešimt metų tarp „Voyagers“ ir „Cassini“ - nereikšmingas laiko tarpas planetos gyvenime - dienos ilgumas pasikeitė.
„Maždaug 2004 m. Laikotarpis pasikeitė 6 minutėmis, maždaug 1 proc.“
Duane Pontius iš Birmingemo ir Pietų kolegijos Alabamos valstijoje, tyrimo bendraautorius.
Cassini parodė, kad rotacijos laikotarpis pasikeitė 6 minutėmis, arba maždaug 1 procentu.
„Maždaug 2004 m. Laikotarpis pasikeitė 6 minutėmis, maždaug 1 proc.“, - sakė Duane Pontius iš Alabamos Birmingemo pietinio koledžo, naujojo tyrimo bendraautorius. „Ilgą laiką maniau, kad duomenų interpretacijoje yra kažkas ne taip“, - prisiminė Poncijus. „Tai tiesiog neįmanoma“.
Kaip visa planeta per tokį trumpą laiką keičia savo sukimosi periodą? Tokio masto pasikeitimas turėtų užtrukti šimtus milijonų metų. Bet buvo ir daugiau: „Cassini“ taip pat išmatavo elektromagnetinius modelius, rodančius, kad šiaurinis ir pietinis pusrutuliai turėjo skirtingus sukimosi periodus.
Saturno besikeičiantys metų laikai
Poncijus ir kiti autoriai norėjo suprasti, kas nutiko ir kodėl matavimai neatitiko. Darant prielaidą, kad „Cassini“ duomenys buvo suprantami teisingai, turėjo būti priežastis pokyčiams ir skirtumams tarp pusrutulių. Jie nusprendė palyginti Saturną su artimiausiu savo seserimi Jupiteriu.
Vienas dalykas, kurį turi Saturnas, yra sezonai. Saturno ašinis pasvirimas yra beveik 27 laipsniai, panašus į Žemės 23 laipsnių pasvirimą. Jupiteris turi tik trijų laipsnių pokrypį. Kaip ir Žemė, Saturno šiaurės ir pietų pusrutuliai gauna skirtingą energijos kiekį, kai jis skrieja aplink Saulę.
Ant Saturno atmosferos išorinio krašto yra plazmos sritis. Poncijus ir kiti autoriai mano, kad skirtingas UV energijos kiekis, pasiekiantis pusrutulius per sezonus, sąveikauja su ta plazma. Jų sukurtame modelyje UV pokyčiai veikia plazmą, sukurdami didesnį ar mažesnį tempimą plazmos ir išorinės atmosferos sankirtoje.
Vilkimas lemia atmosferos sukimąsi, kurį parodo radijo bangų sklidimas, ir kad sukimasis keičiasi priklausomai nuo sezono, kurį stebime.
Vilkimas iš plazmos lėtina sukimąsi, suteikdamas rotacijos periodą, kurį nurodo radijo bangos. Keičiantis sezonui, keičiasi ir plazmos tempimas, taip pat ir radijo spinduliuotė. Vėlgi, tai yra radijo spinduliuotė, kuria mokslininkai matuoja Saturno sukimosi periodą, nes nėra fiksuotų paviršiaus ypatybių.
Šis Poncijaus ir jo kolegų sukurtas modelis paaiškina per 20 metų pastebėtą sukimosi pokytį tarp „Voyagers“ ir „Cassini“. Vis dėlto šis matavimas yra skirtas tik Saturno paviršiaus sluoksniams. Uolėta šerdis, 9–22 kartus didesnė už Žemės masę, yra paslėpta ir neįsivaizduojama dešimtys tūkstančių kilometrų atmosferoje.
Daugiau:
- Pranešimas spaudai: neįmanoma Saturno sukimosi prasmė
- Mokslinis straipsnis: Saturno įvairus, kintamas periodiškumas: dvigubas „smagračio“ termosferos, jonosferos, magnetosferos sujungimo modelis?
- ESA Cassini-Huygens: Saturno atmosfera
