Космос

Таинственная скорость вращения Сатурна

Недавняя новость сообщила о последнем измерении скорости вращения Сатурна – 10 ч. 33 мин. 38 сек., плюс или минус минута или две.1 Это значительно короче, чем написано в большинстве учебников по астрономии. Вы можете подумать: как трудно измерить скорость вращения планеты? Все, что вам нужно сделать, это искать объекты на поверхности планеты и время, которое требуется для их обхода. Такого рода способ используется для измерения скорости вращения планеты с твердой поверхностью, такой как Марс. Но многие планеты не имеют видимой твердой поверхности. Например, Венера постоянно окружена густыми облаками, которые закрывают нам вид на ее поверхность. Тем не менее, радар может легко проникнуть в эти облака, чтобы отскочить от твердой поверхности Венеры, поэтому в течение полувека мы знаем скорость вращения Венеры.

Но с Сатурном, как и с тремя другими юпитерианскими, или газовыми гигантами,  еще сложнее. Спутники Юпитера — Сатурн, Уран и Нептун — состоят в основном из водорода. Водород, как правило, газ, поэтому спутники Юпитера имеют обширные атмосферы, состоящие в основном из водорода. Эти атмосферы имеют толщину в пару сотен километров, ниже которой чрезвычайно высокое давление постепенно превращает водород в жидкость. Поэтому большая часть массы Юпитера состоит из жидкого водорода. Вблизи своих центров юпитерианские планеты почти наверняка имеют ядра из камня, окруженные различными типами льда.

Все, что мы видим на юпитерианских планетах, включая Сатурн, — это вершины их атмосфер. Но их атмосферы отмечены множеством пятен различных размеров и цветов. Таким образом, астрономы легко могут измерить скорость, с которой эти пятна вращаются вокруг планеты, давая скорость вращения. За исключением того, что измеряемая скорость вращения зависит от широты. Для вращения точек на экваторе Сатурна требуется 10 ч. 14 мин., а для вращения на высоких широтах Сатурна — 10ч. 38 мин. Как такое может быть? Есть ветры на большой высоте, которые перемещают облака с разной скоростью в разных широтах. Такое дифференциальное вращение характерно для планетарных атмосфер. Даже на земле высотные ветры различаются в разных широтах. И газообразное Солнце проявляет дифференциальное вращение.

Будет ли реальная скорость вращения?

Тем не менее, должна быть какая-то скорость вращения, которую имеет большая часть планеты. Сатурн имеет сильное магнитное поле, которое, вероятно, генерируется глубоко внутри него, так же, как магнитное поле Земли. Как Сатурн вращается, его магнитное поле вращается вместе с ним. Поэтому приборы на борту космического корабля «Вояджер» почти четыре десятилетия назад измеряли скорость вращения этого поля во время полетов (1980-1981). Данные зонда «Вояджер» дали скорость вращения для глубин Сатурна 10 ч. 39 мин. 24 сек. Этот период оставался окончательным периодом вращения Сатурна более двух десятилетий. Но затем появился космический корабль «Кассини», который несколько лет вращался вокруг Сатурна. Подобные измерения показали скорость вращения 10 ч. 46 мин, т.е. дольше на 6 минут. Это лишено всякого смысла, ибо никто не верит, что скорость вращения Сатурна могла измениться так быстро.

Отсюда возникает необходимость нового подхода в измерении скорости вращения Сатурна. В недавнем исследовании рассматривались волны в кольце С, слабом внутреннем кольце Сатурна. Много данных пришло от очень детальных изображений кольца C , принятых в течение нескольких лет с зонда «Кассини»(2004-2017). Считается, что волны возбуждаются сейсмической активностью глубоко внутри Сатурна. Это — сложный механизм, возбуждающий волны. Кроме того, волны чувствительны к скорости вращения Сатурна. Новое исследование моделировало принцип работы, участвующий в создании наблюдаемых волн в кольце C, для получения скорости вращения.

Итак, какая скорость вращения Сатурна верна? Вероятно, ни одна из них. Я очень осторожен с последними данными, потому что они наиболее зависят от модели. По крайней мере, остальные данные  кажутся довольно простыми. Для такого жидкого тела, как Сатурн, «скорость вращения» должна быть какой-то средней скоростью вращения для всей планеты, но как ее измерить? Вращение магнитного поля, вероятно, ближе всего к этому. Но как объяснить резкое изменение этого темпа ротации чуть более чем за 20-30 лет? Это, вероятно, указывает на некоторые динамические изменения, происходящие глубоко внутри Сатурна, возможно, ядро вращается с иной скоростью, чем остальная часть планеты. Например, предположим, что ядро Сатурна вращается быстрее, чем большая часть остальной планеты: потери на трение замедлят вращение ядра, ускоряя скорость вращения слоев выше. Но это не может продолжаться вечно, так как потери на трение в конечном итоге приведут к почти одной скорости вращения. Сколько времени это займет? Это неизвестно, но это, безусловно, займет гораздо меньше, чем предполагаемый возраст Сатурна в миллиарды лет. Возможно, несходные скорости вращения Сатурна свидетельствуют о его крайней молодости.

 

Автор: д-р Дэнни Р. Фолкнер

Дата публикации: 9 февраля 2019 года

Источник:answers in genesis

 

Перевод: Недоступ А.

Редактор: Недоступ А.

 

 

Написать коментарий