Kayalık bir gezegen için, bir günün uzunluğunu bulmak basit olabilir. Sadece bir referans noktası seçin ve görünümden dönmenin ne kadar sürdüğünü izleyin, sonra tekrar görünüme bakın. Ancak Satürn gibi gezegenler için bu o kadar basit değil. İzlenecek yüzey özelliği yoktur.
Bilim adamları onlarca yıl boyunca Satürn'ün dönme dönemini belirlemeye çalıştılar. Ancak gaz devi sırlarını açığa vurma konusunda isteksizdi. AGÜ’de yeni bir çalışmaJeofizik Araştırmaları Dergisi: Uzay Fiziği sonunda cevap verebilir. Çalışma “Satürn'ün çoklu, değişken periyodiklikleri: Termosfer-iyonosfer-manyetosfer bağlantısının çift volanlı modeli” olarak adlandırılıyor.
Dünya gibi bir gezegende, dönme dönemini ölçtüğümüzde neyi ölçtüğümüzü biliyoruz. Gezegenin yüzeyini ölçüyoruz. Ancak bir gaz devi için işler daha karmaşıktır. Bilim adamları aslında gezegenin hangi katmanından bahsediyorlar?
Satürn, muhtemelen kayalık bir çekirdeğe sahip çok katmanlı bir gaz devidir. Bu çekirdek bir buz tabakası, daha sonra metalik hidrojen ve helyum ile çevrilidir. Daha sonra bir sıvı hidrojen bölgesi ile çevrili bir helyum yağmuru alanı. Sonra büyük bir gaz halinde hidrojen bölgesi gelir. Satürn'ün üst atmosferi üç katmandan oluşur: üstte amonyak bulutları, bunun altında amonyum hidrosülfür ve altında su buharı bulutları bulunur.
Bilim adamları Satürn'ün dönme dönemi hakkında konuştuğunda, üst atmosferden bahsediyorlar. Gezegenin gerçekten ölçülebilen tek kısmı.
Bilim adamları, bir gaz devinin gün uzunluğunu belirlemek için yaydığı radyo frekansı kalıplarına bakarlar. Satürn ile ilgili zorluk, Dünya'nın atmosferinin engellediği sadece düşük frekanslı radyo desenleri yaymasıdır. Bu, Dünya atmosferinden geçen daha yüksek frekans kalıpları yayan Jüpiter'in aksine. Bu nedenle bilim adamları, uzay aracının ortaya çıkmasından önce Jüpiter'in dönme dönemini çözebildiler.
Satürn Voyager 1 ve Voyager 2'nin verileri ziyaret edip topladığı 1980 ve 1981'e kadar beklemek zorunda kaldı. O zaman, dönme süresini 10 saat 40 dakikada ölçtüler. O zaman mevcut olan en iyi ölçüm buydu ve sıkıştı. Yirmi yıldır.
Ama sonra Cassini Satürn'ü ziyaret etti ve 13 yıl boyunca onu ve uydularını inceledi. Gökbilimciler Satürn'ün dönme döneminin değiştiğini görünce şaşkına döndüler. Cassini verileri, Voyagers ve Cassini arasındaki yirmi yıl içinde - bir gezegenin yaşamında önemsiz bir süre - günün uzunluğunun değiştiğini gösterdi.
“Yaklaşık 2004'te bu sürenin 6 dakika, yaklaşık yüzde 1 oranında değiştiğini gördük.”
Alabama Birmingham-Güney Koleji Duane Pontius, Çalışma Ortak Yazar.
Cassini, dönme süresinin 6 dakika veya yaklaşık yüzde 1 oranında değiştiğini gösterdi.
Yeni araştırmanın ortak yazarı Alabama'daki Birmingham-Southern College'dan Duane Pontius, “Yaklaşık 2004'te dönemin 6 dakika, yaklaşık yüzde 1 oranında değiştiğini gördük. Pontius, “Uzun bir süredir veri yorumlamasında bir sorun olduğunu varsaydım. “Bu mümkün değil.”
Bütün bir gezegen bu kadar kısa sürede dönme dönemini nasıl değiştirir? Bu büyüklükte bir değişikliğin gerçekleşmesi yüz milyonlarca yıl sürecektir. Ancak daha fazlası da vardı: Cassini, kuzey ve güney yarım kürelerin farklı dönme dönemlerine sahip olduğunu gösteren elektromanyetik modelleri de ölçtü.
Satürn'ün Değişen Mevsimleri
Pontius ve diğer yazarlar neler olduğunu ve ölçümlerde neden bir tutarsızlık olduğunu anlamak istediler. Cassini verilerinin doğru anlaşıldığını varsayarsak, değişikliğin ve hemisferlerin arasındaki farkın bir nedeni olmalıydı. Satürn'ü en yakın kardeşi Jüpiter ile karşılaştırmaya karar verdiler.
Satürn'ün sahip olduğu bir şey mevsimlerdir. Satürn'ün Dünya'nın 23 derecelik eğimine benzeyen yaklaşık 27 derecelik eksenel eğimi vardır. Jüpiter'in sadece üç derece eğimi vardır. Tıpkı Dünya gibi, Satürn'ün kuzey ve güney yarımküreleri Güneş'in etrafında dönerken farklı miktarlarda enerji alır.
Satürn atmosferinin dış kenarında bir plazma bölgesi vardır. Pontius ve diğer yazarlar, mevsimlerde hemisferlere ulaşan farklı miktarda UV enerjisinin bu plazma ile etkileşime girdiğini düşünüyorlar. Geliştirdikleri modelde, UV'deki değişiklikler plazmayı etkiler ve plazmanın ve dış atmosferin kesişme noktasında az çok sürükleme oluşturur.
Sürükleme, radyo dalgası emisyonlarının gösterdiği gibi atmosferin dönüşünü belirleyen şeydir ve rotasyon gözlemlediğimiz mevsime göre değişir.
Plazmadan gelen sürüklenme, rotasyonu yavaşlatan şeydir ve bize radyo emisyonları tarafından sinyal verilen dönüş süresini verir. Sezon değiştikçe plazma sürüklemesi de değişiyor, radyo emisyonları da değişiyor. Yine, sabit yüzey özellikleri olmadığından, bilim adamlarının Satürn'ün dönme dönemini ölçtüğü radyo emisyonlarıdır.
Pontius ve meslektaşları tarafından geliştirilen bu model, Voyagers ve Cassini arasındaki 20 yıl içinde görülen rotasyon değişikliğine bir açıklama getiriyor. Ancak bu ölçüm yalnızca Satürn'ün yüzey katmanları içindir. Dünya kütlesinin 9-22 katı arasında olan kayalık çekirdek, on binlerce kilometrelik atmosfer altında gizli ve anlaşılmaz.
Daha:
- Basın Bülteni: Satürn'ün imkansız rotasyonunu anlama
- Bilimsel Makale: Satürn'ün çok sayıda değişken periyodikliği: Termosfer? İyonosfer? Manyetosfer kuplajının çift? Volan modeli
- ESA Cassini-Huygens: Satürn'ün Atmosferi
