Attēla kredīts: NASA
Kad kosmosa kuģis Voyager pietuvinājās Saturnam 1980./81. Gadā, viņi pulksteņa laikā apņēma gredzenotu planētu ekvatoriālo vēju ar ātrumu 1700 km / h. Lai arī ekvatoriālais vējš ir palēninājies, citas sprauslas, kas atrodas tālāk no ekvatora, joprojām pārvietojas ar tādu pašu ātrumu. Tas astronomiem licis domāt, ka palēninājumam ir kāds sakars ar gadalaiku maiņu Saturnā.
Saturns, viena no vējainākajām planētām, nesen ir piedzīvojis negaidītas un dramatiskas laika apstākļu izmaiņas: tā ekvatoriālais vējš ir mazinājies no strauja 1700 km / h Voyager kosmosa kuģa flybys laikā 1980.-81. Gadā līdz pieticīgam 990 km / h no 1996. gada līdz 2002. Šo vēju palēnināšanos ir atklājusi Spānijas un Amerikas zinātnieku grupa, ieskaitot Ričardu Franču no Velslija koledžas Masačūsetsā, kuri ziņo par saviem atradumiem žurnāla Nature 5. jūnija numurā. (2003. gada 5. jūnijs, 423. sēj., 623. – 625. Lpp.)
Izmantojot Habla kosmiskā teleskopa (HST) gredzenveida milzu planētas attēlus, zinātnieki (A. Sanchez-Lavega, S. Perezs-Hoyos, JF Rojas un R. Hueso no Universidad Pais Vasco Universitātē Bilbao, Spānijā) un franči no Wellesley koledžas. ), izmērīja mākoņu iezīmju un vētru sistēmu kustības uz gredzenotās milzu planētas.
"Viens no galvenajiem noslēpumiem atmosfēras zinātnēs ir iemesls, kāpēc milzu planētām Jupiteram un Saturnam - milzīgām sfērām, kas galvenokārt sastāv no ūdeņraža un hēlija - ir mainīgs austrumu-rietumu vējš, kas mainās virzienā uz platumu," skaidro Francija. “Atšķirībā no vējiem uz tādām sauszemes planētām kā Zeme, kuras enerģijas avoti galvenokārt ir saules gaisma, vēja milzu planētām ir papildu enerģijas avots siltumā, kas izplūst no to dziļajiem iekšpuses. Kaut arī šī iekšējā siltuma stiprums ir tikai daļa no saules gaismas uz Zemes, milzu planētu vējš ir desmit reizes intensīvāks nekā sauszemes vējš. ”
Šo iekšējo enerģijas avotu loma šo spēcīgo vēju uzturēšanā milzu planētās un izpratne par to, kāpēc maksimālais ātrums tiek sasniegts pie ekvatora, ir galvenie izaicinājumi atmosfēras kustības teorijām planētās un zvaigznēs.
Pašlaik milzu planētu sprauslu sistēmai ir divi diezgan atšķirīgi skaidrojumi. Domājams, ka vienā galējībā vēji izplatās ļoti dziļi planētas iekšienē, pieskaroties siltumam, kas izdalās no planētas, lai virzītu viņu kustības. Otrkārt, atmosfēras cirkulācija tiek modelēta tāpat kā uz zemes planētām, un to veicina saules siltums, kas nogulsnējies seklā atmosfēras augšējā slānī. Abiem skaidrojumiem ir svarīgi trūkumi, un neviens no tiem nevar izskaidrot spēcīgo ekvatoriālo vēju.
Viens no veidiem, kā pārbaudīt šos modeļus, ir analizēt vēju izturēšanos ilgtermiņā, izmērot to jutīgumu pret saules gaismas daudzuma izmaiņām sezonālu vai citu faktoru ietekmē. Iepriekšējie pētījumi parādīja, ka Jupitera vēji ir diezgan stabili un nav jutīgi pret sezonālām izmaiņām, taču maz bija zināms par Saturnu, kura klusinātās mākoņu pazīmes ir daudz grūtāk izmērīt.
Izmantojot platleņķa lauka planētas fotokameras augstas izšķirtspējas iespējas uz HST, Spānijas un Amerikas komanda ir spējusi izsekot pietiekami daudz mākoņu elementiem Saturnā, lai izmērītu vēja ātrumu plašā platuma diapazonā. Ekvatoriālais vējš, kas mērīts 1996.-2001. Gadā, ir tikai uz pusi spēcīgāks nekā tika konstatēts 1980.-81. Gadā, kad planētu apmeklēja kosmosa kuģis Voyager. Turpretī vējainās strūklas, kas atrodas tālu no ekvatora, ir palikušas stabilas un uzrāda spēcīgu puslodes simetriju, kas nav sastopama Jupiterā.
Atzīst zinātnieki, ka Saturna vēju atšķirīgajai uzvedībai varētu būt vienkāršs izskaidrojums. Garais sezonas cikls Saturna atmosfērā (viens Saturna gads ir apmēram trīsdesmit sauszemes gadi) un planētas milzu gredzenu ekvatoriālā ēnošana varētu būt iemesls ekvatoriālo vēju pēkšņajam palēninājumam. Ekvatoriālais vējš, nevis piesaistīts Saturna dziļajam interjeram, ko galvenokārt veicina iekšējs karstums, daļēji var būt sekla virsmas parādība, ko ietekmē arī saules gaismas sezonālās svārstības. Faktiski Saturna ekvatoriālais reģions ir bijis milzu vētru sistēmu, piemēram, 1990. un 1994. gadā novēroto, atrašanās vieta. Šīs vētras, iespējams, ir izraisījušas spēcīgas dinamiskas izmaiņas, iespējams, izraisot novēroto ekvatoriālo vēju pavājināšanos.
Vēl viena iespēja ir tā, ka komandas mērītie vēji ir lielākos augstumos, kur vējiem varētu samazināties ātrums. Rakstā Daba komanda norāda, ka Saturna vējš, kas nav ekvatoriāls, šajā laika posmā ir palikuši nemainīgi, šajā ziņā atgādinot Jupiteru, kas norāda, ka šie vēji varētu būt iesakņojušies dziļāk.
Jauni Spānijas un Amerikas komandas HST novērojumi ir plānoti šā gada beigās. Jaunie dati un augstas izšķirtspējas attēlojums, kas jāiegūst NASA-ESA Cassini orbitālajā misijā, kas, domājams, ieradīsies Saturnā 2004. gada vidū, ļaus viņiem un citiem zinātniekiem uzzināt, vai pašreizējais vēja modelis saglabāsies vai mainīsies laika gaitā Saturna sezonas cikls. Jebkurā gadījumā, atzīmē franči, “šie rezultāti būs svarīgi pārbaudījumi mūsu teorētiskajai izpratnei par vējiem uz milzu planētām”.
Oriģinālais avots: Velslijas koledžas jaunumu izlaidums
