За стеновиту планету проналажење дужине дана може бити једноставно. Довољно је да одаберете референтну тачку и посматрате колико траје ротирање, а затим назад. Али за планете попут Сатурна, то није тако једноставно. Нема карактеристика површине за праћење.
Научници су провели деценије покушавајући да утврде Сатурнов период ротације. Али гасни гигант нерадо открива своје тајне. Нова студија у АГУ-уЧасопис за геофизичка истраживања: Свемирска физика можда коначно има одговор. Студија је названа „Сатурнове вишеструке, променљиве периодике: Двоструки замајачки модел спајања термосфере-јоносфере-магнетосфере“.
Са планетом попут Земље, знамо шта меримо када меримо период ротације. Ми меримо површину планете. Али за гасног гиганта ствари су сложеније. О ком слоју планете научници заправо разговарају?
Сатурн је вишеслојни гасни гигант, вероватно са стеновитим језгром. То језгро је окружено слојем леда, затим металног водоника и хелијума. Затим подручје хелијумске кише, окружено регионом течног водоника. Затим долази велико подручје гасовитог водоника. Горња атмосфера Сатурна састоји се од три слоја: на врху су облаци амонијака, испод тога је амонијум-хидросулфид, а испод су облаци водене паре.
Када научници говоре о Сатурновом ротационом периоду, они говоре о горњој атмосфери. То је једини део планете који се заиста може мерити.
Научници гледају радио-фреквенцијске шаре које гасни гигант одашиље да би одредио његову дужину дана. Потешкоћа са Сатурном је та што он емитује само радиофреквенције ниске фреквенције које Земљина атмосфера блокира. То је у супротности с Јупитером, који емитује узорке веће фреквенције који пролазе кроз Земљину атмосферу. Због тога су научници успели да утврде Јупитеров ротациони период пре појаве свемирских летелица.
Сатурн је морао да чека до 1980. и 1981., када су Воиагер 1 и Воиагер 2 посетили и прикупили податке. У то време су мерили период ротације у 10 сати, 40 минута. То је било најбоље расположиво мерење у то време и заглавило се. Две деценије.
Али тада је Цассини посетио Сатурн и провео 13 година проучавајући њега и његове месеце. Астрономи су били запрепаштени када су открили да се Сатурнов период ротације променио. Подаци о Цассинију показали су да се у двадесет година између Воиагерс-а и Цассини-а - безначајно много времена у животу планете - дужина дана променила.
„Отприлике 2004. године видели смо да се период променио за 6 минута, око један одсто“.
Дуане Понтиус из Бирмингхам-Соутхерн Цоллегеа у Алабами, коаутор студије.
Цассини је показао да се период ротације променио за 6 минута, односно око 1 проценат.
„Отприлике 2004. године видели смо да се период променио за 6 минута, око један одсто“, рекао је Дуане Понтиус из Бирмингхам-Соутхерн Цоллегеа из Алабаме, коаутор нове студије. "Дуго сам претпостављао да нешто није у реду са интерпретацијом података", подсетио је Понтиус. "То једноставно није могуће."
Како цела планета мења свој ротациони период за тако кратко време? Промјена те величине требала би потрајати стотинама милиона година. Али било је и више: Цассини је такође мерио електромагнетне обрасце који показују да су северна и јужна хемисфера имале различите периоде ротације.
Сатурна мењају годишња доба
Понције и остали аутори желели су да разумеју шта се догодило и зашто је дошло до одступања у мерењима. Под претпоставком да се Цассини подаци разумеју тачно, морао је да постоји разлог за промену и разлику између хемисфера. Одлучили су да упореде Сатурн са најближим родбином, Јупитером.
Једна ствар коју Сатурн има су годишња доба. Сатурн има аксијални нагиб од скоро 27 степени, што је слично Земљином нагибу од 23 степена. Јупитер има само нагиб од три степена. Баш као што је Земља, Сатурнова сјеверна и јужна хемисфера примају различите количине енергије док кружи око Сунца.
На спољној ивици Сатурнове атмосфере налази се подручје плазме. Понтиус и остали аутори мисле да различита количина УВ енергије која стиже до хемисфера кроз сезоне утиче на ту плазму. У моделу који су развили, варијације УВ утичу на плазму стварајући мање или више вучења на пресеку плазме и спољне атмосфере.
Повлачење је оно што одређује ротацију атмосфере што показује емисија радио таласа и та ротација се мења у складу са сезоном који посматрамо.
Повлачење из плазме је оно што успорава ротацију, дајући нам период ротације који сигнализира радио емисија. Како се сезона мења, повлачење плазме се мења, а тако и радио емисије. Поново, то је радио емисија којом научници мере Сатурнов ротациони период, јер не постоје карактеристике фиксне површине.
Овај модел који су развили Понтиус и његове колеге пружа објашњење за промену ротације која је виђена током 20 година између Воиагера и Цассинија. Међутим, ово је мерење само за Сатурнове површинске слојеве. Каменито језгро, које је између 9-22 пута веће од Земље, скривено је и неприступачно у атмосфери десетинама хиљада километара.
Више:
- Саопштења за јавност: Упознавање немогуће ротације Сатурна
- Научни рад: Сатурнове вишеструке, променљиве периодичности: Двоструки модел замајача термосфере, ионосфере и магнетосфере
- ЕСА Цассини-Хуигенс: Сатурнова атмосфера
