2009.10.12. - Milyen hosszú egy szaturnuszi nap?

Új mérési eredmények szerint a Szaturnusz valamivel gyorsabban forog a tengelye körül, mint ahogyan eddig gondoltuk, emiatt pedig valószínűleg változtatni kell a bolygó belső felépítésére vonatkozó elképzeléseinken is.

Az óriásbolygó tengelyforgási periódusa, s ezzel a szaturnuszi nap hossza az elmúlt évtizedek alatt többször is változott. A rotációs periódus a Föld esetében sem állandó, de a változás időskálája összehasonlíthatatlanul hosszabb. Természetesen a Szaturnusz esetében sem néhány évtized alatt bekövetkező valódi gyorsulásról, illetve lassulásról van szó, csak arról, hogy különböző módon végzett mérések más-más - akár tíz perces eltérésű - eredményt szolgáltattak a szaturnuszi nap hosszára.

A Szaturnuszhoz hasonló gázóriások esetében a forgási periódus mérése egyáltalán nem olyan egyszerű, mint a például a Marshoz hasonló kőzetbolygóknál, melyeknél a mérés alapjául szolgáló jellegzetes felszíni alakzatok hosszú időn keresztül állandóak. A gázbolygók légköri képződményei folyamatosan mozognak, örvénylenek, s ez rendkívüli módon megnehezíti olyan alakzatok kiválasztását, melyeket megbízhatóan lehet követni a tengelyforgás során. Ilyenkor segíthet a bolygó légkör alatti résszel együtt forgó mágneses tere, illetve a mágneses pólusok közeléből származó rádióemisszió, melynek alapján mégiscsak lehetőség nyílhat a forgási periódus, s ezzel a nap hosszának meghatározására. Ez az eljárás működött a Jupiter, az Uránusz és a Neptunusz esetében is, melyeknél a rotációs és a mágneses tengely nem esik egybe, ezért a módszer minden további nélkül alkalmazható.

A Szaturnusz tengelyforgási ideje a legújabb mérések szerint 10 óra 34 perc 13 másodperc.
[NASA/JPL/Space Science Institute]

Nem ez a helyzet azonban a gyűrűs bolygónál, melynek mágneses és rotációs tengelye tökéletesen egybeesik, ezért a forgási periódusra vonatkozó mérések mindig is kissé bizonytalanok voltak. 1980 és 1981 során a Voyager űrszonda 10 óra 39 perc 24 másodperc értéket mért a szaturnuszi nap hosszára, ezzel szemben a 2004-ben a bolygóhoz érkezett Cassini szonda 10 óra 47 perc 6 másodperces naphosszat határozott meg.

Természetesen a bolygó nem lassulhatott ennyivel a két űreszköz mérései közt eltelt negyed század során, azaz teljesen egyértelmű volt, hogy a gond a mérésekkel van. Tim Dowling (University of Louisville) és Peter Read (University of Oxford) azonban most egy új módszerrel az eddigieknél sokkal pontosabban tudta a szaturnuszi nap hosszát megmérni. A bolygó atmoszférájában ugyanis Rossby-féle állóhullámokat fedeztek fel, melyek a légkör egyéb, mélyebb rétegekben található alakzataihoz, zavaraihoz képest viszonylag állandó képződmények. Dowling 1989-ben már a Jupiter atmoszférájában is talált ilyen hullámokat, melyek tulajdonképpen a bolygólégkör nagyléptékű, lassú mozgásai, s a Földön is megfigyelhetők. Dowling szerint ugyan ezen hullámok természete ma még nem tisztázott, de ha figyelembe vesszük, hogy a gázbolygók belseje konvektív, nagy valószínűséggel a bolygóbelsőkben fellépő nyomásanomáliákról van szó, melyekre az atmoszféra is reagál. A hullámokat referenciapontként használva Dowling és Read 10 óra 34 perc 13 másodperces új tengelyforgási időt állapított meg a Szaturnuszra, ami majdnem 5 perccel rövidebb a korábban elfogadott értéknél. Ez a végül is nem túl nagy eltérés azonban alapvetően befolyásolhatja a bolygó belső felépítéséről kialakított képünket.

Dowling szerint - mivel tudjuk, hogy a Szaturnusz lapult -, az a tény, hogy a bolygó gyorsabban forog, egyben azt is jelenti, hogy tömegének az eddig gondoltnál nagyobb része koncentrálódik a centrumában. Ha az össztömeg egyenletesebben oszlana el, akkor ugyanolyan centrifugális erő esetén a bolygó a mostaninál is lapultabb lenne. Ez pedig azt jelenti, hogy a Szaturnusznak egy nagy, kőzetekből és fémekből álló magja lehet, ami 4,6 milliárd évvel ezelőtt gravitációs hatásával a bolygó kialakulását is segítette, magához vonzva a protoplanetáris gázt. Az 5 perccel gyorsabb forgás szükségessé teszi a bolygó légkörében tapasztalható szélsebességek körülbelül 275 km/h-s redukcióját is. A szaturnuszi szelek sebessége azonban még így is jóval az óránkénti ezer kilométer felett marad.

Forrás:

• Astronomy Now Online 2009.10.07.