Глубина необычного шестиугольника на Сатурне может достигать 290 километров

Глядя на современные фотографии Сатурна, невольно обращаешь внимание на необычную область его северного полюса, шестиугольник Сатурна. Первый раз удивляешься и задаёшься вопросом, как такая правильная форма могла появиться в природе. Ведь, например, в нашей атмосфере мы видим неправильные и круглые формы. Ну уж точно не чёткий шестиугольник с примерно равными сторонами и углами. Что такое шестиугольник Сатурна? Что нам о нём сегодня известно? Как он выглядит с разных ракурсов и в разных диапазонах? Есть у учёных представления о том, как он формируется и стабильно существуют долгие годы, обо всём этом в этой статье будет рассказано.

Возможны ли такие формы на Земле

Безусловно, такая форма, да ещё и в атмосфере штука удивительная. Но всё же не стоит торопиться списывать всё на вмешательство рептилоидов. Сами по себе правильные геометрические формы, возникшие естественным путём, всё же встречаются в том числе и на Земле. И сейчас я приведу несколько примеров. Сразу скажу, что я хочу лишь показать принципиальную возможность возникновения правильных форм в природе. Первое, что приходит в голову, особенно когда речь идёт о шестиугольной форме, это знаменитая тропа великанов или мостовая гигантов Северной Ирландии. Десятки тысяч в основном базальтовых колонн правильной шестиугольной формы, имеющие вулканическое и вполне естественное происхождение. Учёные узнали это комбинируя эксперименты наблюдения и математические расчёты. Это не единственные похожие структуры. В Калифорнии есть Devils Postpile или базальтовые колоны в Австралии.

Ещё, конечно, приходит на ум правильные и симметричные формы снежинок или кристаллов. Но всё же это всё твердые объекты.

А как насчёт чего-то более близкого. Встречаются или подобные правильные формы в атмосфере Земли. Представьте себе, да, вот фотография.

Шестиугольник Сатурна

Странных шестиугольных облаков в атмосфере Земли. Формирование таких странных облаков связаны с так называемыми закрытыми конвективными ячейками Рэлея Бинара. В общем, мы видим, что сами по себе правильные формы в природе встретить всё же можно. Однако это не умаляет необычности шестиугольника Сатурна. Учитывая его масштаб и стабильность, мы знаем, что он существует, по крайней мере, несколько десятилетий.

Обнаружение и первые фотографии шестиугольника Сатурна

Впервые гексагон был обнаружен ещё в начале 80-х, аппаратами миссии «Вояджер», которые пролетали мимо системы Сатурна. Но тогда траектория пролётов была такова, что ракурс съёмки не позволял заснять явление целиком. На северном полюсе была видна лишь часть шестиугольника. Данных о шестиугольнике тогда было немного и в 80-х годах большого количества исследований не последовало.

В начале 90-х был запуск телескопа Хаббл, с помощью его наблюдений появились некоторые новые данные и исследования.

Если посмотреть количества научных работ с упоминанием шестиугольника мы видим, что в 2000-х годах происходит резкий скачок. Связано это, конечно, с тем что в 1997 году был запущен, а в 2004 году вышел на орбиту Сатурна аппарат «Кассини».

Однако почему мы невидим скачок, когда «Кассини» добрался до Сатурна, а лишь в следующие годы. «Кассини» прибыл в систему Сатурна, когда на планете была северная зима и северный полюс и шестиугольник были в тени, там царила ночь.

Сатурн находится гораздо дальше от Солнца чем Земля, примерно в десять раз дальше, на среднем расстоянии около 1,4 миллиарда километров. Соответственно полный круг по орбите или проще говоря год на Сатурне равен 29 земным годам. А значит один сезон длится больше семи лет. Первые снимки шестиугольника «Кассини» сделал только через два года после прибытия в систему Сатурна в 2006 году, но и тогда в северном полушарии всё ещё была зима. Поэтому первые наблюдения аппарат провёл в инфракрасном диапазоне, что позволило увидеть шестиугольник даже в тёмной части планеты.

Только через пять лет в 2009 году в северном полушарии, наконец, наступила весна и «Кассини» стал изучать шестиугольник своими главными камерами. А именно инструментом ISS, работающим в видимом диапазоне, а также немного инфракрасном и ультрафиолетовом. Кроме того, у инструмента было намного большее разрешение, что позволяло увидеть гораздо больше деталей. И те потрясающие снимки, которые вы видели, полученный именно с помощью инструмента ISS.

Возможно, у кого-то возникнет вопрос, а можно ли заснять шестиугольник Сатурна из Земли. Причём используя не огромные профессиональные телескопы, а любительские.

Да современные любительские телескопы позволяют это сделать. Хотя стоят, конечно, они не дёшево и кроме того Сатурн обязательно должен находиться в определённом ракурсе.

Глубина необычного шестиугольника на Сатурне может достигать 290 километров

Исследователи обычно рассматривали шестиугольник шириной 32 000 километров (20 000 миль) – струйный поток, состоящий из воздуха, движущегося со скоростями до 320 км/ч (200 миль в час) – как явление, ограниченное облаками тропосферы Сатурна.

Но причудливая структура, как оказалось простирается примерно на 290 километров над этими облачными вершинами, и проникает в стратосферу планеты, говорится в новом исследовании.

Шестиугольник, который окружает меньший круговой вихрь, расположенный на северном полюсе, существует уже как минимум 38 лет. Космические зонды “Вояджер-1” и “Вояджер-2” обнаружили эту остроконечную особенность, когда они встретились с Сатурном в 1980 и 1981 годах, соответственно.

Учёные занялись более подробным изучением шестиугольника в 2004 году, когда космический аппарат “Кассини” (НАСА) вышел на орбиту вокруг окольцованной планеты. Однако эти наблюдения не проникали дальше тропосферы, поскольку весна не наступала в северной части Сатурна вплоть до 2009 года, а низкие температуры в стратосфере не позволяли провести измерения с помощью спектрометра CIRS ещё на протяжении пяти лет.

“Впервые мы смогли использовать инструмент CIRS для изучения северной стратосферы только в 2014 году”, – говорит соавтор исследования Сандрин Гуерлет (Sandrine Guerlet) из Лаборатории метерологии и динамики во Франции.

Последние наблюдения были недавно проанализированы, и они привели к обнаружению знакомой формы высоко над облаками.

Формирование стратосферного шестиугольника, по-видимому, связано с потеплением, вызванным сменой времён года, пишет исследовательская группа в новом исследовании.

Миссия “Кассини” стоимостью 3,9 миллиардов долларов США – это совместная программа НАСА, ЕКА и Итальянского космического агентства. Как показывает новое исследование, данные, собранные во время миссии, могут помочь найти ответ на ряд вопросов, хотя сам “Кассини” уже давно прекратил свою работу.

Новое исследование было опубликовано в понедельник (3 сентября) в журнале Nature Communications.

Больше информации: https://www.nature.com/

Параметры шестиугольника

Итак, давайте для начала посмотрим на параметры шестиугольника. Как уже было сказано, существует гексагон, по крайней мере, несколько десятилетий, а, возможно, намного дольше. Шестиугольник огромен, длина каждой из его сторон составляет примерно 14500 километров. Что больше диаметра нашей с вами планеты, а в поперечнике гексагон немного меньше 30-ти тысяч километров. То есть туда от края до края легко уместятся две Земли, ещё место останется, чтобы Луну втиснуть.

Шестиугольник находится в облаках планеты, однако, совсем недавно 2020 году вышло исследование. В котором говорится об обнаружении шестиугольных структуры в стратосфере планеты, над облаками, и над тем шестиугольником, что мы видим на фотографиях, и что он поднимается на высоту до 300 километров. Либо это единая структура и шестиугольник не ограничивается облаками, а поднимается высоко в стратосферу. Либо это два отдельно сформировавшиеся структуры. Один в облаках другой высоко в стратосфере.

Этот шестиугольник стратосфере обнаружили лишь недавно. Потому что хоть в инфракрасном диапазоне гексагон в облаках уже было видно много лет, а чуть позже и видимом диапазоне. На таких высотах было всё ещё слишком холодно, даже для инфракрасных наблюдений и только с наступлением лета в северном полушарии он стал виден в инфракрасном диапазоне.

Шестиугольник на Сатурне сняли в рекордном разрешении

Космический аппарат «Кассини» получил новые снимки шестиугольного вихря на северном полюсе Сатурна. Подробности, равно как и ряд дополнительных изображений, приводит официальный сайт NASA.

Исследователи воспользовались тем, что орбита «Кассини» лежит не в плоскости экватора Сатурна. Аппарат после выхода на орбиту вокруг планеты предпринял ряд маневров по увеличению наклона орбиты и благодаря этому может делать снимки полярных областей Сатурна. В 2004 году, когда спутник прибыл в систему газового гиганта, открытое еще «Вояджером» шестиугольное пятно находилось в тени из-за полярной ночи, но с 2009 года его начали освещать солнечные лучи (год на Сатурне длится почти 29,5 земных года) и ученые смогли рассмотреть шестиугольник в видимом свете.

Шестиугольник, ИК-диапазон, 2006

Шестиугольник, ИК-диапазон, 2006

Фото: NASA

В 2006 году шестиугольное пятно было доступно для наблюдений только в инфракрасном диапазоне. Снимок сделан «Кассини» при помощи камеры, чувствительной к излучению с длиной волны 5 микрометров.

1/2

При помощи Кассини ученые сделали серию снимков, которую потом соединили в единую последовательность. Это позволило проследить за процессами в атмосфере планеты в динамике, наблюдая за отдельными вихрями. Астрономы указывают, что самые крупные из локальных вихрей вдвое превосходят самые крупные ураганы на Земле за всю историю метеонаблюдений.

Шестиугольное пятно представляет собой комбинацию устойчивых атмосферных течений. Планетологи предполагают, что стабильность этого образования обусловлена однородностью газовой оболочки Сатурна. На Земле, как пишут ученые, атмосферные вихри сталкиваются с неоднородностями на поверхности планеты, в то время как сатурнианским циклонам не грозит столкновение с материками. Насколько глубоко простирается атмосфера Сатурна и что находится под ней — пока лишь предмет для теоретического моделирования.

Полярный вихрь крупным планом

Полярный вихрь крупным планом

Фото: NASA

Снимок сделан 26 ноября 2012 года. Цвета условные: 728 нанометров (то есть инфракрасный свет вблизи границы с видимым) переданы зеленым, 752 нанометра красным, а 890 нанометров голубым.

«Кассини» работает в системе Сатурна с 2004 года. За это время на Сатурне и его спутниках произошла смена сезонов. Благодаря длительному присутствию аппарата на орбите ученые смогли проследить за тем, как наступление «весны» в северном полушарии сказывается на погоде Сатурна и Титана, единственного спутника планеты с атмосферой.

Глаз, ураган в центре шестиугольника

Наверняка вы обратили внимание на очень заметную черту в центре шестиугольника. Это полярный вихрь по структуре он напоминает ураганы на Земле. Так, называемый глаз урагана в 50 раз больше крупнейших на Земле и его диаметр около двух тысяч километров. Скорость ветра в вихре достигает 500 километров в час. Ещё поразительнее центральная воронка выглядит более крупным планом. Ну не это ли красота, а если ещё осознать, что этот шторм по диаметру сравним с планетой. Представляете, если увидеть это своими глазами. Кроме центрального вихря на северном полюсе внутри шестиугольника есть и другие облачные образования, множество воронок поменьше. Интересно притом, что центральный вихрь и сам шестиугольник вращаются против часовой стрелки. А некоторые вихри внутри вращаются в обратную сторону.

Астрономы обнаружили слои дымки над шестиугольным вихрем Сатурна

UPV/EHU

Астрономы проанализировали снимки гигантского шестиугольного вихря на Сатурне, сделанные межпланетной станцией «Кассини», и обнаружили над ним систему из нескольких слоев дымки. Понимание их природы и свойств позволит изучить связь между шестиугольником и верхними слоями атмосферы газового гиганта. Статья опубликована в журнале Nature.

Гигантский шестиугольник на северном полюсе Сатурна — уникальное для планет Солнечной системы стабильное атмосферное образование. Впервые его обнаружили зонды программы «Вояджер» еще в 1981 году, а с 1991 года за вихрем следит космический телескоп «Хаббл». В период с 2006 по 2020 год его изучала межпланетная станция «Кассини»: станции удалось увидеть смену сезонов в шестиугольнике и получить его рекордно детальные снимки.

Данные «Кассини» также показывают, что шестиугольник наблюдается в верхней тропосфере и стратосфере, простираясь более чем на 300 километров над основными облачными слоями. Оценка времени жизни вихря составляет на сегодня более 38 лет: это больше, чем год на Сатурне (29,4 земных года).

Астрономы во главе с Агустином Санчесом-Лавегой (Agustín Sánchez-Lavega) из Университета Страны Басков проанализировали изображения шестиугольника, полученные станцией «Кассини» в июне 2015 года. У этих снимков высокое пространственное разрешение (1–2 километра на пиксель), а охватывают они широкий диапазон длин волн (от 225 до 950 нанометров). Кроме того, ученые использовали данные наблюдений за Сатурном космического телескопа «Хаббл», полученные в конце июня 2020 года.

На снимках астрономы обнаружили систему из шести-семи последовательных слоев дымки: они расположены над верхним слоем облаков к югу от шестиугольника. Вертикальная толщина отдельных слоев варьировалась от 7 до 18 километров, вся система простиралась на высотах от примерно 130 до 340 километров от видимого облачного слоя.

Чтобы определить параметры каждой дымки, ученые построили модель, в которой их оптические свойства описывались плотностью частиц, их размерами и высотой, а затем сравнили полученные результаты с данными наблюдений. Для тропосферной дымки размер отдельных частиц оказался равен 1,45 микрометра, а значение плотности составило 100 частиц на кубический сантиметр. Для стратосферных дымок размер отдельных частиц составил 0,07 микрометра, а плотность —100–500 частиц в кубическом сантиметре.

Предполагается, что дымки состоят из частиц сконденсированных углеводородов, таких как ацетилен, пропин, пропан, диацетилен или бутан, которые образуются на больших высотах в результате фотохимических реакций. Однако нельзя исключать и частицы толинов или других продуктов сложных химических реакций в атмосфере Сатурна. Вертикальное распределение дымок может быть связано с распространяющимися вверх внутренними гравитационными волнами. В дальнейшем ученые намерены исследовать механизмы распада дымок и изменение их свойств в связи со сменой сезонов на Сатурне.

Ранее мы рассказывали о том, как Сатурн обошел Юпитер по количеству спутников, как «Кассини» увидел полярные сияния Сатурна в деталях и почему гелиевый дождь назвали причиной «молодости» Сатурна.

Александр Войтюк

https://nplus1.ru/news/2020/05…

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 4 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: