08.02.2022
Ученые Университета Лестера в Великобритании обнаружили невиданный ранее механизм, подпитывающий огромные планетарные полярные сияния на Сатурне.
Газовый гигант уникален среди наблюдаемых на сегодняшний день планет тем, что некоторые из его полярных сияний генерируются закрученными ветрами в его собственной атмосфере, а не только из окружающей планету магнитосферы.
На всех остальных наблюдаемых планетах, в том числе и на Земле, полярные сияния формируются только мощными токами, поступающими в атмосферу планеты из окружающей магнитосферы. Они вызваны либо взаимодействием с заряженными частицами Солнца (как на Земле), либо вулканическим материалом, извергнутым с Луны, вращающимся вокруг планеты (как на Юпитере и Сатурне).
Это открытие меняет представление ученых о планетарных полярных сияниях и дает ответ на одну из первых загадок, поднятых зондом НАСА «Кассини», который в 2004 году достиг Сатурна: почему мы не можем легко измерить продолжительность дня на кольцеобразной планете?
Когда зонд впервые прибыл на Сатурн, он попытался измерить общую скорость вращения планеты, определяющую продолжительность дня, отслеживая «импульсы» радиоизлучения из атмосферы Сатурна. К большому удивлению ученых, скорость изменилась за два десятилетия с тех пор, как последний космический корабль («Вояджер 2») пролетел мимо планеты в 1981 году.
«Внутренняя скорость вращения Сатурна должна быть постоянной, но в течение десятилетий исследователи показывали, что многочисленные периодические свойства, связанные с планетой — те самые измерения, которые мы использовали на других планетах, чтобы понять скорость внутреннего вращения, такие как радиоизлучение — имеют тенденцию к изменению со временем, — отметил Нахид Чоудхури, член Планетарной научной группы Школы физики и астрономии. — Более того, в северном и южном полушариях наблюдаются также независимые периодические особенности, которые сами меняются в течение сезона на планете. Наше понимание физики недр планет говорит нам, что истинная скорость вращения планеты не может измениться так быстро, поэтому на Сатурне должно происходить что-то уникальное и странное. Это исследование представляет собой первое обнаружение фундаментальной движущей силы, расположенной в верхних слоях атмосферы планеты, которая продолжает генерировать как наблюдаемые планетарные периодичности, так и полярные сияния».
Планетологи и астрономы Университета Лестера вместе с коллегами из Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL), а также японскими и британскими учеными измерили инфракрасное излучение верхних слоев атмосферы газового гиганта с помощью обсерватории Кека на Гавайях и в течение месяца наносили на карту различные потоки ионосферы Сатурна, расположенные намного ниже магнитосферы.
Эта карта, совмещенная с известным импульсом радиополярных сияний Сатурна, показала: значительная часть полярных сияний планеты создается вихревой структурой погоды в ее атмосфере и отвечает за наблюдаемую переменную скорость вращения планеты.
Исследователи полагают, что система управляется энергией термосферы Сатурна, а ветры в ионосфере наблюдаются со скоростью от 0,3 до 3,0 километров в секунду.
Из-за переменных скоростей вращения, наблюдаемых на Сатурне, ученые не могли использовать регулярные импульсы радиоизлучения для расчета общей скорости внутреннего вращения. К счастью, ученые «Кассини» разработали новый метод, использующий вызванные гравитацией возмущения в сложной системе колец Сатурна, который теперь кажется наиболее точным средством измерения основного периода вращения планеты. В 2019 году этот период был определен в как 10 часов 33 минуты и 38 секунд.
Статья «Управляемые погодой полярные сияния Сатурна модулируют колебания магнитного поля и радиоизлучения» опубликована в Geophysical Research Letters .
Фото: phys.org
Елена Краснова
Нет комментариев