Egy sziklás bolygó számára egyszerű lehet egy nap hossza megtalálni. Csak válasszon egy referenciapontot, és nézze meg, mennyi ideig tart a forgatás a nézetből, majd térjen vissza a nézetbe. De a bolygókhoz, mint például a Szaturnusz, ez nem olyan egyszerű. Nincsenek nyomon követhető felületi jellemzők.
A tudósok évtizedek óta próbálják meghatározni a Szaturnusz forgási periódusát. A gáz óriás azonban vonakodott feltárni titkait. Egy új tanulmány az AGU-banGeofizikai kutatási folyóirat: Űrfizika talán végre megkapja a választ. A tanulmány címe: „A Saturn többszörös, változó periodicitása: A hő-gömb-ionoszféra-magnetoszféra-kapcsolás kettős lendkerék-modellje.”
Egy olyan bolygón, mint a Föld, tudjuk, mit mérünk a forgási periódus mérésekor. Mérjük a bolygó felületét. De egy gázipari óriás számára a dolgok összetettebbek. A bolygó melyik rétegéről beszélnek a tudósok?
A Saturn többrétegű gáz óriás, valószínűleg sziklás maggal. Ezt a magot egy jégréteg, majd fémes hidrogén és hélium veszi körül. Ezután egy hélium-eső terület, amelyet egy folyékony hidrogén-régió vesz körül. Ezután jön egy gáznemű hidrogén nagy része. A Szaturnusz légkörét három réteg alkotja: tetején ammóniafelhők, az alatt ammónium-hidroszulfid, alul pedig vízgőzfelhők.
Amikor a tudósok a Szaturnusz forgási periódusáról beszélnek, akkor a felső légkörről beszélnek. Ez a bolygó egyetlen része, amelyet valóban meg lehet mérni.
A tudósok megvizsgálják a rádiófrekvencia mintákat, amelyeket egy gáz óriás bocsát ki, hogy meghatározzák napi hosszukat. A Saturn nehézsége az, hogy csak alacsony frekvenciájú rádiómintákat bocsát ki, amelyeket a Föld légköre blokkol. Ez ellentétben van a Jupiterrel, amely magasabb frekvenciájú mintákat bocsát ki, amelyek áthaladnak a Föld légkörén. Emiatt a tudósok képesek voltak kidolgozni a Jupiter forgási periódusát az űrhajók megjelenése előtt.
A Saturnnak 1980-ig és 1981-ig kellett várnia, amikor a Voyager 1 és a Voyager 2 meglátogatta és gyűjtött adatokat. Abban az időben a rotációs periódust 10 órán át, 40 percig mérték. Ez volt a legjobb elérhető mérés az akkoriban, és beragadt. Két évtizeden keresztül.
Aztán Cassini ellátogatott a Szaturnuszba, és 13 évet töltött annak és holdjainak tanulmányozásával. A csillagászok meglepettnek találták, hogy a Szaturnusz forgási periódusa megváltozott. A Cassini adatai azt mutatták, hogy a Voyagers és Cassini közötti húsz évben - jelentéktelen idő alatt a bolygó életében - a nap hossza megváltozott.
"Körülbelül 2004-ben láttuk, hogy az időszak 6 perc alatt megváltozott, körülbelül 1 százalékkal."
Duane Pontius, az alabamai Birmingham-déli kollégium, tanulmány társszerzője.
Cassini megmutatta, hogy a forgási periódus 6 perccel, vagyis körülbelül 1 százalékkal megváltozott.
"Körülbelül 2004-ben láttuk, hogy az időszak 6 perc alatt megváltozott, körülbelül 1 százalékkal" - mondta Duane Pontius, az alabamai Birmingham-déli kollégium, az új tanulmány társszerzője. "Régóta feltételeztem, hogy valami nincs rendben az adatok értelmezésével" - emlékezett vissza Pontius. "Ez egyszerűen nem lehetséges."
Hogyan változtatja meg az egész bolygó forgási periódusát ilyen rövid idő alatt? Ennek a nagyságrendnek a megváltoztatásához több száz millió év szükséges. De volt még: Cassini az elektromágneses mintákat is megmérte, amelyek azt mutatják, hogy az északi és a déli féltekén eltérő forgási periódusok vannak.
A Szaturnusz változó évszakai
Pontius és a többi szerző meg akarta érteni, mi történt, és miért volt eltérés a mérésekben. Feltételezve, hogy a Cassini adatait helyesen értették meg, indokolni kellett a változást és a félgömbök közötti különbséget. Úgy döntöttek, hogy összehasonlítják a Saturnot legközelebbi testvére, a Jupiter között.
Az egyik dolog, amiben a Saturn rendelkezik, az évszakok. A Saturn tengelyirányú dőlése csaknem 27 fok, ami hasonló a Föld 23 fokos dőléséhez. A Jupiternek csak három fokos dőlése van. Csakúgy, mint a Föld, a Szaturnusz északi és déli féltekei különböző mennyiségű energiát kapnak, amikor körbeforgatja a Napot.
A Saturn légkörének külső széle a plazma régiója. Pontius és a többi szerző úgy gondolja, hogy az évszakok során a féltekén az UV-energia eltérő mennyisége kölcsönhatásba lép ezzel a plazmával. Az általuk kifejlesztett modellben az UV-változások befolyásolják a plazmát, többé-kevésbé húzva a plazma és a külső légkör metszéspontjában.
A rázkódás határozza meg a légkör forgását, amint azt a rádióhullám-kibocsátások mutatják, és ez a forgás a megfigyelt évszak szerint változik.
A plazma elhúzódása lassítja a forgást, megadva nekünk a rádiókibocsátás által jelzett forgási időszakot. A szezon változásával a plazma húzódása és a rádiókibocsátás is megváltozik. Megint a rádiókibocsátás, amellyel a tudósok a Szaturnusz forgási periódusát mérik, mivel nincsenek rögzített felszíni jellemzők.
Ez a Pontius és munkatársai által kifejlesztett modell magyarázatot ad a Voyagers és Cassini közötti 20 évben tapasztalt rotáció változására. Ez a mérés azonban csak a Saturn felszíni rétegeire vonatkozik. A sziklás mag, amely 9–22-szerese a Föld tömegének, rejtett és megdönthetetlen több tízezer kilométeres légkörben.
Több:
- Sajtóközlemény: A Saturn lehetetlen forgásának értelmezése
- Tudományos cikk: A Saturn többszörös, változó periódusai: A kettős "lendkerék" modellje a termoszféra? Ionoszféra? Magnetoszféra kapcsolásának
- ESA Cassini-Huygens: a Szaturnusz légköre
