Шестиугольник Сатурна представляет собой устойчивый образец гексагональных облаков вокруг северного полюса планеты Сатурн , расположенный примерно на 78 ° северной широты. [1] [2] [3] Стороны шестиугольника составляют около 14 500 км (9 000 миль) в длину, [4] [5] [6] [7], что примерно на 2 000 км (1200 миль) больше, чем диаметр Земля . [8] Шестиугольник может быть чуть больше 29 000 км (18 000 миль) в ширину, [9] может быть высотой 300 км (190 миль) и может представлять собой струю из атмосферных газов, движущуюся со скоростью 320 км / ч (200 миль / ч). [4] [5] [10] Он вращается с периодом10 ч. 39 м. 24 сек., Тот же период, что и радиоизлучение Сатурна изнутри. [11] Шестиугольник не смещается по долготе, как другие облака в видимой атмосфере. [12]
Шестиугольник Сатурна был открыт во время миссии "Вояджер" в 1981 году, а позже был повторно посещен Кассини-Гюйгенсом в 2006 году. Во время миссии Кассини цвет шестиугольника изменился с преимущественно синего на более золотистый. Южный полюс Сатурна не имеет шестиугольника, что подтверждается наблюдениями Хаббла . Однако у него есть вихрь , а также вихрь внутри северного шестиугольника. [13] Было разработано несколько гипотез для гексагональной облачной структуры.
Открытие
Полярный шестиугольник Сатурна был открыт миссией «Вояджер» в 1981 году [14] и повторно посещен в 2006 году миссией Кассини . [15]
Кассини смог сделать только тепловые инфракрасные изображения шестиугольника, пока он не вышел на солнечный свет в январе 2009 года. [16] Кассини также смог снять на видео шестиугольную модель погоды, путешествуя с той же скоростью, что и планета, поэтому записывал только движение шестиугольника. [17] После его открытия и после того, как он вернулся на солнечный свет, астрономам-любителям удалось получить изображения шестиугольника с Земли. [18]
Цвет
В период с 2012 по 2016 год цвет шестиугольника изменился с преимущественно синего на более золотистый. [19] Одна из теорий заключается в том, что солнечный свет создает дымку, поскольку полюс подвергается воздействию солнечного света из-за смены сезона. Эти изменения наблюдались космическим аппаратом Кассини . [19]
Пояснения к форме шестиугольника
Одна из гипотез, разработанная в Оксфордском университете, заключается в том, что шестиугольник образуется там, где есть крутой широтный градиент скорости атмосферных ветров в атмосфере Сатурна. [20] Подобные регулярные формы были созданы в лаборатории, когда круглый резервуар с жидкостью вращался с разной скоростью в центре и на периферии. Самая распространенная форма была шестигранной, но также производились формы с тремя-восемью сторонами. Формы образуются в зоне турбулентного потока между двумя разными вращающимися жидкими телами с разными скоростями. [20] [21] Несколько устойчивых вихрей аналогичного размера формируются на более медленной (южной) стороне границы жидкости, и они взаимодействуют друг с другом, равномерно распределяясь по периметру. Присутствие вихрей влияет на перемещение границы на север там, где они есть, и это вызывает эффект многоугольника. [21] Полигоны не образуются на границах ветра, если только параметры разности скоростей и вязкости не находятся в определенных границах и поэтому отсутствуют в других вероятных местах, таких как южный полюс Сатурна или полюса Юпитера.
Другие исследователи утверждают, что лабораторные исследования показывают вихревые дорожки , серию спиралевидных вихрей, не наблюдаемых в шестиугольнике Сатурна. Моделирование показывает, что неглубокий, медленный, локализованный извилистый струйный поток в том же направлении, что и преобладающие облака Сатурна, может соответствовать наблюдаемому поведению шестиугольника Сатурна с такой же стабильностью границ. [22]
Развитие баротропной нестабильности системы гексагональной циркумполярной струи (Jet) Северного полюса Сатурна и системы северного полярного вихря (NPV) создает долгоживущую структуру, похожую на наблюдаемый шестиугольник, чего нет в системе только для струи, которая изучалась в этой статье. контекст в ряде статей в литературе. Таким образом, северный полярный вихрь (NPV) играет решающую динамическую роль в стабилизации шестиугольных струй. Влияние влажной конвекции, которая недавно была предложена как источник системы северных полярных вихрей Сатурна в литературе, исследуется в рамках модели баротропной вращающейся мелкой воды и не меняет выводов. [23]
Математическое исследование 2020 года в Калифорнийском технологическом институте, лаборатория Энди Ингерсолла, показало, что стабильное геометрическое расположение многоугольников может иметь место на любой планете, когда шторм окружен кольцом ветров, вращающихся в направлении, противоположном самому шторму, так называемым штормом. антициклоническое кольцо. [24] [25]
Смотрите также
- Титанские полярные вихри
Рекомендации
- Перейти ↑ Godfrey, DA (1988). «Шестиугольник вокруг северного полюса Сатурна». Икар . 76 (2): 335–356. Bibcode : 1988Icar ... 76..335G . DOI : 10.1016 / 0019-1035 (88) 90075-9 .
- ^ Sanchez-Lavega, A .; Lecacheux, J .; Colas, F .; Лакес, П. (1993). «Наземные наблюдения северного полярного пятна и шестиугольника Сатурна». Наука . 260 (5106): 329–32. Bibcode : 1993Sci ... 260..329S . DOI : 10.1126 / science.260.5106.329 . PMID 17838249 . S2CID 45574015 .
- ^ Прощай, Деннис (6 августа 2014 г.). «Погоня за бурей на Сатурне» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 6 августа 2014 года .
- ^ а б Санчес-Лавега, А .; и другие. (7 марта 2014 г.). «Долговременное устойчивое движение шестиугольника Сатурна и устойчивость его закрытого реактивного потока при сезонных изменениях». Письма о геофизических исследованиях . 41 (5): 1425–1431. DOI : 10.1002 / 2013GL059078 .
- ^ а б Флетчер, LN; и другие. (3 сентября 2018 г.). «Шестиугольник в северной стратосфере Сатурна, окружающий возникающий летний полярный вихрь» . Nature Communications . 9 (3564): 3564. DOI : 10.1038 / s41467-018-06017-3 . PMC 6120878 . PMID 30177694 .
- ^ Имстер, Элеонора (12 августа 2014 г.). «Глаз Сатурна» . Земля и небо . Проверено 13 сентября 2018 года .
- ^ Уильямс, Мэтт (10 мая 2017 г.). «Шестиугольник Сатурна станет звездой финала Кассини» . Вселенная сегодня . Проверено 13 сентября 2018 года .
- ^ «Новые изображения показывают странное шестиугольное облако Сатурна» . NBC News . 12 декабря 2009 . Проверено 5 декабря 2013 года .
- ^ ПРИМЕЧАНИЕ.Ширина (диаметр)плоского шестиугольника в два раза больше стороны (радиуса); но поскольку планета Сатурн приближается к сплющенному сфероиду , радиус такого шестиугольника может быть немного больше, чем длина его стороны (т.е. 14 500 км), что делает ширину (диаметр) немного больше 29 000 км.
- ^ Уолл, Майк (4 сентября 2018 г.). «Причудливый шестиугольник на Сатурне может быть высотой 180 миль» . Space.com . Проверено 4 сентября 2018 года .
- ^ Годфри, Д.А. (1990). «Период вращения полярного шестиугольника Сатурна». Наука . 247 (4947): 1206–8. Bibcode : 1990Sci ... 247.1206G . DOI : 10.1126 / science.247.4947.1206 . PMID 17809277 . S2CID 19965347 .
- ^ Бейнс, Кевин Х .; Momary, Thomas W .; Fletcher, Leigh N .; Шоумен, Адам П .; Роос-Сероте, Маартен; Браун, Роберт Х .; Буратти, Бонни Дж .; Кларк, Роджер Н .; Николсон, Филип Д. (2009). "Северный полярный циклон и шестиугольник Сатурна на глубине, обнаруженные Кассини / VIMS". Планетарная и космическая наука . 57 (14–15): 1671–1681. Bibcode : 2009P & SS ... 57.1671B . DOI : 10.1016 / j.pss.2009.06.026 .
- ^ Санчес-Лавега, А .; Pérez-Hoyos, S .; Французский, RG (2002). "Наблюдения космическим телескопом Хаббла динамики атмосферы на Южном полюсе Сатурна с 1997 по 2002 год" . Американское астрономическое общество . 34 : 13.07. Bibcode : 2002DPS .... 34.1307S . Архивировано из оригинального 5 сентября 2008 года.
- ^ Колдуэлл, Джон; Тюрджен, Бенуа; Хуа, Синь-Минь; Барнет, Кристофер Д.; Вестфаль, Джеймс А. (1993). "Дрейф северного полярного пятна Сатурна, наблюдаемый космическим телескопом Хаббла". Наука . 260 (5106): 326–329. Bibcode : 1993Sci ... 260..326C . DOI : 10.1126 / science.260.5106.326 . PMID 17838248 . S2CID 26837742 .
- ^ «Странный шестиугольник Сатурна» . НАСА . 27 марта 2007 . Проверено 1 мая 2013 года .
- ^ «Таинственный шестиугольник Сатурна выходит из зимней тьмы» . НАСА. 9 декабря 2009 года Архивировано из оригинального 24 -го апреля 2016 года . Проверено 1 мая 2013 года .
- ^ Персонал (4 декабря 2013 г.). "Космический корабль НАСА Кассини получает лучшие виды шестиугольника Сатурна" . Лаборатория реактивного движения (НАСА) . Проверено 5 декабря 2013 года .
- ^ Флетчер, Ли (31 января 2013 г.). "Шестиугольник Сатурна с земли" . Планетарные странствия.[ самостоятельно опубликованный источник? ]
- ^ а б Персонал (21 октября 2016 г.). «Изменение цвета на севере Сатурна» . НАСА . Проверено 26 декабря 2016 года .
- ^ а б Barbosa Aguiar, Ana C .; Прочтите, Питер Л .; Вордсворт, Робин Д .; Солтер, Тара; Хиро Ямазаки, Ю. (2010). «Лабораторная модель северного полярного шестиугольника Сатурна». Икар . 206 (2): 755–763. Bibcode : 2010Icar..206..755B . DOI : 10.1016 / j.icarus.2009.10.022 .
- ^ а б Лакдавалла, Эмили (4 мая 2010 г.). «Шестиугольник Сатурна воссоздан в лаборатории» . Planetary.org . Проверено 7 февраля 2014 .
- ^ Morales-Juberías, R .; Саянаги, КМ; Саймон, AA; Флетчер, LN; Косентино, Р.Г. (2015). "Извилистая мелкая атмосферная струя как модель северно-полярного шестиугольника Сатурна" . Астрофизический журнал . 806 (1): L18. Bibcode : 2015ApJ ... 806L..18M . DOI : 10.1088 / 2041-8205 / 806/1 / L18 .
- ^ Ростами, Масуд; Цейтлин, Владимир; Спига, Эймерик (2017). «О динамической природе северного полярного шестиугольника Сатурна» (PDF) . Икар . 297 : 59–70. Bibcode : 2017Icar..297 ... 59R . DOI : 10.1016 / j.icarus.2017.06.006 .
- ^ «Ученые раскрывают тайну полигональных бурь Юпитера» . Sky News . Проверено 25 сентября 2020 .
- ^ Ли, Ченг; Ингерсолл, Эндрю П .; Клипфель, Александра П .; Бреттл, Харриет (2020). «Моделирование стабильности многоугольных вихрей на полюсах Юпитера, обнаруженных космическим кораблем Juno» . Труды Национальной академии наук . 117 (39): 24082–24087. DOI : 10.1073 / pnas.2008440117 . PMC 7533696 . PMID 32900956 .
Внешние ссылки
- Видео Кассини о шестиугольнике Сатурна на YouTube
- Революция Сатурна 175 , снимки Кассини, 27 ноября 2012 г.
- Странный шестиугольник Сатурна - в живом цвете! - Вселенная сегодня
- Край шестиугольника из Planetary Photojournal
- Гексагон Сатурна выходит на свет , Астрономическая картинка дня 22 января 2012 г.
- В центре северного полярного вихря Сатурна , астрономическая фотография дня - 4 декабря 2012 г.
- Видео вращения шестиугольника от НАСА
- Космический корабль НАСА Кассини получил лучшие виды на шестиугольник Сатурна (4 декабря 2013 г.)
- Анимированный вид вихря (TPS)
- Изображение шестиугольника
- Репликация шестиугольника Сатурна в лаборатории , видео
- Шестиугольник меняет цвет (21 октября, 2016)