Kasdienio Saturno tvarkaraščio nustatymas nėra toks paprastas, kaip manote.
Matavimai, atlikti naudojant „NASA Cassini“ erdvėlaivį, parodė, kad žieduota planeta turi ilgesnę dieną nei buvo manoma. Pirmieji skaičiavimai, susiję su Saturno dienos trukme, buvo atlikti daugiau nei prieš 20 metų naudojant „Voyager 2“ aparatą, siekiant tiksliau matuoti Saturno sukimosi greitį, mokslininkų grupė naudojo matematinį metodą, pagrįstą planetos gravitacinio lauko matavimais.
„Nors 15 minučių netikslumas gali atrodyti nedidelis, palyginti su maždaug 10, 5 valandomis, per kurias Saturnas sukasi aplink savo ašį, svarbu žinoti jo greitį“, - sakė pirmaujantis ekspertas Tel Avivo universitete Izraelyje. "Žinoti rotacijos laikotarpį yra svarbu, kad geriau suprastume atmosferos dinamiką ir planetos vidinę struktūrą."
Apeliacinės paslaptys
Kai 1981 m. „Voyager 2“ lankėsi Saturne, jo matavimai parodė, kad planeta sukelia vieną revoliuciją per 1 valandą 39 minutes. Bet kai „Cassini“ 2000-ųjų pradžioje pirmą kartą skrido į Saturną, paaiškėjo, kad orbitos laikotarpis buvo 10 valandų ir 47 minučių, o ši vertė pasikeitė kiekvieną kartą.
Tokie dujų milžinai kaip Saturnas neturi kieto paviršiaus, todėl mokslininkai turi ieškoti kitų metodų. „Voyager“ ir „Cassini“ naudojo radijo spinduliuotės matavimo metodą, tačiau dėl to, kad rodmenys nuolat keičiasi, jis buvo pripažintas nepagrįstu.
Radijo spinduliavimas nėra vienintelis būdas matuoti dujų planetų sukimąsi. Planetoms, kurių magnetinis polius nesutampa su sukimosi ašimi, magnetinio lauko matavimai gali padėti išsiaiškinti, kaip greitai planeta sukasi. Tačiau Saturno magnetinis laukas sutampa su sukimosi ašimi, todėl šis metodas negali būti taikomas. Trečias būdas yra išmatuoti, kaip greitai Saturno atmosferoje debesis sukasi aplink planetą. Tačiau debesies greitis nebūtinai sutaps su planetos sukimosi greičiu, todėl šis metodas yra prieštaringas.
Hellelis ir jos komanda nusprendė naudoti daugiau matematinio požiūrio matuojant Saturno sukimosi greitį. Grupė apskaičiavo rotacijos periodą, naudodama koeficientus, atspindinčius planetos vidinę dalį, po to ieškojo rotacijos periodo vertės, kuri atitinka daugumą skaičiavimų.
„Mes nenorėjome, kad apskaičiuotas laikotarpis būtų visiškai susietas su vidine struktūra, todėl atsižvelgėme į daugelį jų fizinio diapazono galimybių“, - sakė Helelis. „Yra daug konversijų spartos reikšmių, tačiau mes nustatėme, kad jie visi linkę siekti tos pačios vertės.“
Teorinė orbitos laikotarpio vertė buvo 10 valandų ir 33 minutės, o tai gerai sieja su ankstesniais matavimo rezultatais.
Teorijos testavimas
Nauji skaičiavimai buvo pagrįsti tiksliai išmatuotu planetos magnetiniu lauku. Kai Cassini skrido aplink Saturną, jis išmatavo planetos poveikį erdvėlaiviui, nustatydamas gravitacijos padidėjimą ar sumažėjimą. Nors gravitacijos pokyčiai pagrįsti vidinės struktūros pokyčiais, komandos matematinis metodas atsižvelgė į vidinės struktūros skirtumus, turinčius įtakos informacijai apie gravitacinį lauką.
„Mūsų metodo privalumas yra tas, kad jis atsižvelgia į specifinę Saturno vidinę struktūrą, nesiremia nuo vėjo priklausančiu debesies keliu, ir leidžia mums atsižvelgti į platų vertybių spektrą pagal išmatuotas fizines planetos savybes ir jų neapibrėžtumą“, - sakė Helled. Siekiant paaiškinti skaičiavimus, komanda taip pat naudojo planetos plokštumo matavimus. Išlyginimas kyla dėl to, kad besisukantys kūnai beveik niekada nėra idealios sferos; kuo greičiau jie sukasi, tuo daugiau jie išilgai pusiaujo. Tačiau išryškino, kad vėjai taip pat turi įtakos plokštumui - didėja pusiaujo stiprūs vėjai.
Po teorinių Saturno apyvartos normų skaičiavimo komanda perėjo į Jupiterį, kurio greitis yra gerai žinomas. Taikant tą patį matematinį metodą, mokslininkai gavo teorinę cirkuliacijos greičio vertę, kuri sutampa su realia. Šis rezultatas patvirtino jų metodą. Hellelis savo darbų rezultatus vadina „labai įkvepiančiu“.
Naujas, tikslus Saturno apyvartos lygio nustatymas padės mokslininkams nustatyti išorinę ir vidinę planetos struktūrą. Tai padės suprasti protoplanetinio disko struktūrą, iš kurios buvo suformuotos planetos, ir suprasti dujų gigantų formavimo procesą. Jis taip pat gali padėti tirti atmosferos dinamiką.
„Ši Saturno greičio reikšmė patvirtina, kad platumos vėjų struktūra yra labiau simetriška ir jame yra tiek rytų, tiek vakarų uraganų, kaip matome Jupiteryje“, - sakė Helled.
