Кредит зображення: NASA
Коли космічний корабель "Вояджер" зафіксував повз Сатурна в 1980/81 рр., Вони накрутили на кільцеві планети екваторіальні вітри зі швидкістю 1700 км / год. Хоча екваторіальні вітри сповільнюються, інші струмені далі від екватора все ще рухаються з тією ж швидкістю. Це змусило астрономів повірити, що уповільнення має щось спільне зі зміною пір року на Сатурні.
Сатурн, одна з наймолодших планет, нещодавно зазнала несподіваної і драматичної зміни погоди: його екваторіальні вітри стихли від швидких 1700 км / год під час літаючих космічних апаратів Voyager у 1980-81 рр. До скромних 990 км / год з 1996 р. До 2002. Це уповільнення вітрів виявило іспано-американська команда вчених, включаючи Річарда Французького з коледжу Велслі в штаті Массачусетс, який повідомляє про свої висновки у випуску 5 червня журналу Nature. (5 червня 2003 р., Т. 423, с. 623-625)
Використовуючи космічний телескоп Хаббла (HST) зображень кільцевої планети-гіганта, вчені (А. Санчес-Лавега, С. Перес-Хойос, Дж. Ф. Рохас та Р. Уесо з Університету Паї Васко в Більбао, Іспанія, французька мова з коледжу Велслі ), вимірював рухи хмарних особливостей та штормових систем на кільцевій планеті-гіганта.
"Однією з найважливіших загадок атмосферних наук є те, чому планети-гіганти Юпітер і Сатурн - величезні сфери, складені головним чином з водню та гелію - мають змінний малюнок вітрів зі сходу і заходу, які змінюються в напрямку до широти", - пояснює Француз. "На відміну від вітрів на земних планетах, таких як Земля, які живляться в основному сонячним світлом, вітри на планетах-гігантах мають додаткове джерело енергії в теплі, яке витікає з їх глибоких інтер'єрів. Незважаючи на те, що сила цього внутрішнього тепла є лише частиною сонячного світла на Землі, вітри планет-гігантів у десять разів сильніше, ніж земні вітри. "
Роль цих внутрішніх джерел енергії у підтримці цих сильних вітрів на планетах-гігантах і розумінні того, чому максимальна швидкість досягається на екваторі, становлять основні виклики теоріям руху атмосфери на планетах і зірках.
Наразі існує дві досить різні пояснення щодо системи струменів на планетах-гігантах. В одному крайньому плані вітри, як вважається, поширюються дуже глибоко у внутрішню частину планети, потрапляючи на тепло, що виділяється з планети, щоб рухати їх рухом. З іншого боку, циркуляція атмосфери моделюється як на земних планетах, що рухається сонячним теплом, що осідає в неглибокому верхньому шарі атмосфери. Обидва пояснення мають важливі недоліки, і жодне з них не може пояснити сильний екваторіальний вітер.
Один із способів тестування цих моделей - аналіз довготривалої поведінки вітрів шляхом вимірювання їх чутливості до змін кількості сонячного світла внаслідок сезонних впливів або інших впливів. Попередні дослідження показали, що вітри Юпітера досить стабільні і не чутливі до сезонних змін, але про Сатурн було відомо мало, але приглушені особливості хмари вимірювати набагато важче.
Використовуючи високу роздільну здатність планетарної камери широкого поля на борту HST, іспано-американська команда змогла відстежувати достатню кількість хмарних елементів у Сатурні для вимірювання швидкості вітру в широкому діапазоні широт. Екваторіальні вітри, виміряні в 1996-2001 роках, лише наполовину сильніші, ніж це було виявлено в 1980-81 роках, коли космічний корабель "Вояджер" відвідав планету. Навпаки, вітряні струмені, що знаходяться далеко від екватора, залишалися стабільними та демонструють сильну півсферичну симетрію, яку не знайдено у Юпітера.
Різна поведінка вітрів Сатурна може мати просте пояснення, зазначають вчені. Тривалий сезонний цикл атмосфери Сатурна (один рік Сатурна - близько тридцяти земних років) та екваторіальна затінення гігантськими кільцями планети можуть пояснити раптове уповільнення екваторіальних вітрів. Замість того, щоб бути прив’язаним до глибокого внутрішнього Сатурна, керованого насамперед внутрішнім теплом, екваторіальні вітри могли бути частково дрібним поверхневим явищем, яке також впливатиме від сезонних змін сонячного світла. Насправді, екваторіальний регіон Сатурна був розташуванням гігантських штормових систем, таких, як у 1990 і 1994 роках. Ці бурі, можливо, спричинили сильні динамічні зміни, можливо, що призвело до спостережуваного ослаблення екваторіального вітру.
Інша можливість полягає в тому, що вітри, виміряні командою, знаходяться на більшій висоті, де вітри, швидше за все, зменшаться. У статті Nature, команда зазначає, що неекваторіальні вітри Сатурна залишилися незмінними протягом цього періоду, нагадуючи в цьому відношенні Юпітера, що натякає на те, що ці вітри можуть бути більш глибоко вкоріненими.
Нові спостереження HST іспано-американської команди заплановані на кінець цього року. Нові дані та зображення з високою роздільною здатністю, отримані орбітальною місією NASA-ESA Кассіні, яка, як очікується, прибуде до Сатурна в середині 2004 року, дозволять їм та іншим вченим дізнатись, чи збережеться поточна схема вітру чи зміниться протягом курсу сезонного циклу Сатурна. У будь-якому випадку, зазначає Француз, "ці результати будуть важливими тестами нашого теоретичного розуміння вітрів на планетах-гігантах".
Оригінальне джерело: Wellesley College News Release
