Създаването на дневен график за Сатурн не е толкова лесно, колкото си мислите.
Измерванията, направени с помощта на космически кораб на НАСА Касини, показват, че една пръстена има по-дълъг ден, отколкото се смяташе преди. Първите изчисления за продължителността на деня на Сатурн бяха извършени преди повече от 20 години с помощта на апарата Вояджър 2. За по-точно измерване на скоростта на въртене на Сатурн, група учени използваха математически подход, основан на измервания на гравитационното поле на планетата.
"Въпреки че неточността от 15 минути може да изглежда малка в сравнение с около 10, 5 часа, през които Сатурн се върти около оста си, важно е да се знае скоростта му", казва Равит Хелид, водещ експерт в университета в Тел Авив в Израел. "Да се знае времето на ротация е важно, за да се разбере по-добре динамиката на атмосферата и вътрешната структура на планетата."
Тайнства на обжалването
Когато Voyager 2 посети Сатурн през 1981 г., неговите измервания показаха, че планетата прави един оборот за 1 час и 39 минути. Но когато Касини пръв полетя до Сатурн в началото на 2000-те години, се оказа, че орбиталният период е 10 часа и 47 минути и тази стойност се променя с всяко ново измерване.
Газовите гиганти като Сатурн нямат твърда повърхност, така че учените трябва да търсят други подходи. Вояджър и Касини използваха метода за измерване на радиоизлъчванията, но поради факта, че показанията постоянно се променяли, той бил обявен за несъстоятелен.
Радиоизлъчването не е единственият метод за измерване на въртенето на газовите планети. За планетите, чиито магнитни полюси не съвпадат с оста на въртене, измерванията на магнитното поле могат да помогнат да разберете колко бързо се върти планетата. Магнитното поле на Сатурн обаче съвпада с оста на въртене, така че този метод не може да бъде приложен към нея. Третият начин е да се измери колко бързо облак в атмосферата на Сатурн се върти около планетата. Въпреки това скоростта на облака не е задължително да съвпада със скоростта на въртене на планетата, което прави този метод противоречив.
Helled и нейният екип решиха да използват по-математически подход за измерване на скоростта на въртене на Сатурн. Екипът изчислява периода на ротация, използвайки коефициенти, представляващи вътрешната част на планетата, след което търси стойност на периода на въртене, която отговаря на повечето изчисления.
"Не искахме изчисленият период да бъде напълно свързан с вътрешната структура, затова взехме под внимание много от възможностите в техния физически диапазон", каза Хеллид. "Има много значения на скоростта на конвертиране, но открихме, че всички те са склонни да имат същата стойност."
Теоретичната стойност на орбиталния период е 10 часа и 33 минути, което корелира добре с предишните резултати от измерването.
Тестване на теорията
Новите изчисления се основават на точно измереното магнитно поле на планетата. Когато Касини лети около Сатурн, той измерва въздействието на планетата върху космически кораб, определяйки увеличаването или намаляването на гравитацията. Въпреки че промените в гравитацията се основават на промени във вътрешната структура, математическият подход на екипа е взел предвид разликите във вътрешната структура, които засягат информацията за гравитационното поле.
"Предимството на нашия метод е, че то отчита специфичната вътрешна структура на Сатурн, не разчита на зависимата от вятъра траектория на облака и ни позволява да вземем под внимание широк диапазон от стойности в рамките на измерените физически свойства на планетата и техните несигурности", каза Хелид. За да се изяснят изчисленията, екипът също използва измервания на плоскостта на планетата. Изравняването се дължи на факта, че въртящите се тела са почти никога идеални сфери; колкото по-бързо се въртят, толкова повече се простират по екватора. Хеллид обаче подчерта, че ветровете също засягат плоскостта - силните ветрове на екватора го увеличават.
След теоретични изчисления на скоростта на циркулацията на Сатурн, екипът преминал към Юпитер, чиято скорост на циркулация е добре позната. Използвайки същия математически подход, изследователите са получили теоретична стойност на скоростта на циркулация, която съвпада с реалната. Този резултат потвърди техния метод. Helled нарича резултатите от работата си на Юпитер "много вдъхновяваща".
Ново, точно определяне на скоростта на циркулацията на Сатурн ще помогне на учените да определят външната и вътрешната структура на планетата. Той ще помогне да се разбере структурата на протопланетния диск, от който се формират планетите, както и да се разбере процесът на формиране на газовите гиганти. Тя може да помогне и в изучаването на динамиката на атмосферата.
"Тази стойност на скоростта на Сатурн потвърждава, че структурата на широчините ветрове е по-симетрична и съдържа както източните, така и западните урагани, каквито виждаме на Юпитер", казва Хелид.
