Akmeņainai planētai dienas garuma atrašana var būt vienkārša. Vienkārši izvēlieties atskaites punktu un noskatieties, cik ilgs laiks nepieciešams, lai pagrieztu no skata, pēc tam atkal skatā. Bet tādām planētām kā Saturns tas nav tik vienkārši. Nav virsmas pazīmju, kuras varētu izsekot.
Zinātnieki ir pavadījuši gadu desmitiem, cenšoties noteikt Saturna rotācijas periodu. Bet gāzes gigants ir nelabprāt atklājis savus noslēpumus. Jauns pētījums AGUĢeofizisko pētījumu žurnāls: Kosmosa fizika var beidzot būt atbilde. Pētījuma nosaukums ir “Saturna daudzkārtējie, mainīgie periodiskumi: termosfēras, jonosfēras un magnetosfēras savienojuma dubultā spararata modelis.”
Ar tādu planētu kā Zeme mēs zinām, ko mēra, kad mēra rotācijas periodu. Mēs mēra planētas virsmu. Bet gāzes gigantam lietas ir daudz sarežģītākas. Par kuru planētas slāni zinātnieki patiesībā runā?
Saturns ir daudzslāņu gāzes gigants, iespējams, ar akmeņainu kodolu. Šo kodolu ieskauj ledus kārta, pēc tam metālisks ūdeņradis un hēlijs. Tad hēlija lietus zona, ko tālāk ieskauj šķidrā ūdeņraža reģions. Tad nāk liels gāzveida ūdeņraža reģions. Saturna augšējo atmosfēru veido trīs slāņi: augšpusē ir amonjaka mākoņi, zem tā - amonija hidrosulfīds, bet zem tā - ūdens tvaika mākoņi.
Kad zinātnieki runā par Saturna rotācijas periodu, viņi runā par atmosfēras augšējo daļu. Tā ir vienīgā planētas daļa, kuru patiešām var izmērīt.
Zinātnieki aplūko radio frekvences modeļus, ko izstaro gāzes gigants, lai noteiktu tā dienas garumu. Saturna grūtības ir tādas, ka tas izstaro tikai zemas frekvences radio modeļus, kurus bloķē Zemes atmosfēra. Tas ir pretstatā Jupiteram, kas izstaro augstākas frekvences modeļus, kas iet caur Zemes atmosfēru. Tādēļ zinātnieki varēja noskaidrot Jupitera rotācijas periodu pirms kosmosa kuģa ienākšanas.
Saturns bija jāgaida līdz 1980. un 1981. gadam, kad Voyager 1 un Voyager 2 apmeklēja un apkopoja datus. Tajā laikā viņi izmērīja rotācijas periodu 10 stundās, 40 minūtēs. Tas bija labākais tajā laikā pieejamais mērījums, un tas iestrēga. Divas desmitgades.
Bet tad Cassini apmeklēja Saturnu un pavadīja 13 gadus, pētot to un tā pavadoņus. Astronomi bija pārsteigti, uzzinot, ka Saturna rotācijas periods ir mainījies. Cassini dati parādīja, ka divdesmit gadu laikā starp Voyagers un Cassini - nenozīmīgi daudz laika planētas dzīvē - dienas garums ir mainījies.
"Apmēram 2004. gadā mēs redzējām, ka periods ir mainījies par 6 minūtēm, apmēram par 1 procentu."
Duane Pontius no Birmingemas-Dienvidu koledžas Alabamas štatā, pētījuma līdzautors.
Cassini parādīja, ka rotācijas periods ir mainījies par 6 minūtēm jeb aptuveni 1 procentu.
"Apmēram 2004. gadā mēs redzējām, ka periods ir mainījies par 6 minūtēm, apmēram par 1 procentu," sacīja Duane Pontius no Birmingemas-Dienvidu koledžas Alabamas štatā, jaunā pētījuma līdzautors. “Ilgu laiku es pieņēmu, ka datu interpretācijā ir kaut kas nepareizs,” atcerējās Poncijs. "Tas vienkārši nav iespējams."
Kā vesela planēta tik īsā laikā maina savu rotācijas periodu? Šāda apjoma izmaiņām vajadzētu notikt simtiem miljonu gadu. Bet bija arī vairāk: Cassini mērīja arī elektromagnētiskos modeļus, kas parādīja, ka ziemeļu un dienvidu puslodēm ir dažādi rotācijas periodi.
Saturna mainīgie gadalaiki
Poncijs un citi autori vēlējās izprast notikušo un to, kāpēc mērījumos bija neatbilstība. Pieņemot, ka Cassini dati tika saprasti pareizi, bija jāmaina izmaiņas un atšķirības starp puslodēm. Viņi nolēma salīdzināt Saturnu ar tā tuvāko māsu - Jupiteru.
Viena lieta, kas Saturnam ir, ir gadalaiki. Saturna aksiālais slīpums ir gandrīz 27 grādi, kas ir līdzīgs Zemes 23 grādu slīpumam. Jupiteram ir tikai trīs grādu slīpums. Gluži kā Zeme, arī Saturna ziemeļu un dienvidu puslodes saņem dažādu enerģijas daudzumu, riņķojot ap Sauli.
Saturna atmosfēras ārējā malā ir plazmas reģions. Poncijs un citi autori domā, ka atšķirīgais UV enerģijas daudzums, kas gadalaikos sasniedz puslodes, mijiedarbojas ar šo plazmu. Viņu izstrādātajā modelī UV variācijas ietekmē plazmu, radot vairāk vai mazāk vilkmi plazmas un ārējās atmosfēras krustojumā.
Vilkums nosaka atmosfēras rotāciju, kā to parāda radioviļņu emisijas, un šī rotācija mainās atbilstoši sezonai, kuru novērojam.
Vilkšana no plazmas palēnina rotāciju, dodot mums rotācijas periodu, par kuru liecina radioizstarojums. Mainoties sezonai, mainās plazmas vilkme, tāpat kā radio izstarojumam. Atkal tas ir radio izstarojums, ar kuru zinātnieki mēra Saturna rotācijas periodu, jo nepastāv fiksētas virsmas pazīmes.
Šis Poncijus un viņa kolēģu izstrādātais modelis sniedz izskaidrojumu rotācijas izmaiņām, kas redzamas 20 gadu laikā starp Voyagers un Cassini. Šis mērījums tomēr ir paredzēts tikai Saturna virsmas slāņiem. Akmeņainais kodols, kas no 9 līdz 22 reizēm pārsniedz Zemes masu, ir paslēpts un neizskatāms desmitiem tūkstošu kilometru atmosfērā.
Vairāk:
- Paziņojums presei: Saturna neiespējamās rotācijas izpratne
- Zinātniskais raksts: Saturna daudzkārtējie, mainīgie periodiskumi: Termosfēras, jonosfēras, magnetosfēras savienojuma divkāršais spararata modelis
- ESA Cassini-Huygens: Saturna atmosfēra
