Шестиугольник Сатурна - Википедия - Saturns hexagon

Сатурн - северный полярный шестиугольник и вихрь, а также кольца (2 апреля 2014 г.).
Пристальный взгляд (2016)

Шестиугольник Сатурна настойчивый шестиугольник узор облаков вокруг северного полюса планеты Сатурн, расположенный примерно на 78 ° с.[1][2][3]Стороны шестиугольника составляют около 14 500 км (9 000 миль) в длину,[4][5][6][7] что примерно на 2000 км (1200 миль) больше, чем диаметр земной шар.[8] Шестиугольник может быть чуть больше 29000 км (18000 миль) в ширину,[9] может быть 300 км (190 миль) в высоту, а может быть струйный поток сделаны из атмосферных газов, движущихся со скоростью 320 км / ч (200 миль / ч).[4][5][10] Он вращается с периодом 10ч 39м 24с, тот же период, что и у Сатурна радиоизлучение из его интерьера.[11] Шестиугольник не смещается по долготе, как другие облака в видимой атмосфере.[12]

Шестиугольник Сатурна был открыт во время Миссия "Вояджер" в 1981 году, и позже был пересмотрен Кассини-Гюйгенс в 2006 году. Кассини В миссии шестиугольник изменился с преимущественно синего цвета на более золотой. Южный полюс Сатурна не имеет шестиугольника, что подтверждается Хаббл наблюдения. Однако у него есть вихрь, а также есть вихрь внутри северного шестиугольника.[13] Было разработано несколько гипотез о структуре гексагональных облаков.

Открытие

Полярный шестиугольник Сатурна был открыт Миссия "Вояджер" в 1981 г.,[14]и он был пересмотрен в 2006 году Миссия Кассини.[15]

Кассини смог взять только тепловой инфракрасный 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 записал 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

2013 и 2017: изменение цвета шестиугольника

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 Кассини космический корабль.[19]

Пояснения к форме шестиугольника

Ложное изображение из Зонд Кассини центрального вихря глубоко внутри шестиугольника

Одна из гипотез, разработанная в Оксфордском университете, заключается в том, что шестиугольник образуется там, где есть крутой широтный градиент в скорости атмосферные ветры в атмосфере Сатурна.[20] Подобные правильные 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 формируются в области турбулентный поток между двумя разными вращающимися жидкими телами с разными скоростями.[20][21] На более медленной (южной) стороне границы жидкости формируется ряд устойчивых вихрей аналогичного размера, которые 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 пределах и поэтому отсутствуют в других вероятных местах, таких как южный полюс Сатурна или полюса Юпитера.

Другие исследователи утверждают, что лабораторные исследования показывают вихревые улицы, серия спиральных 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) приводит к образованию долгоживущей структуры, похожей 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 возникнуть на любой планете, когда шторм окружен кольцом ветров, вращающихся в направлении, противоположном самому шторму, которое называется антициклоническое кольцо. [24][25]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Годфри, Д.А. (1988). «Шестиугольная деталь вокруг северного полюса Сатурна». Икар. 76 (2): 335–356. Bibcode:1988Icar ... 76..335G. Дои:10.1016/0019-1035(88)90075-9.
  2. ^ Sanchez-Lavega, A .; Lecacheux, J .; Colas, F .; Лакес, П. (1993). «Наземные наблюдения северного полярного пятна и шестиугольника Сатурна». Наука. 260 (5106): 329–32. Bibcode:1993Наука ... 260..329С. Дои:10.1126 / science.260.5106.329. PMID  17838249.
  3. ^ Прощай, Деннис (6 августа 2014 г.). "Погоня за бурей на Сатурне". Нью-Йорк Таймс. Получено 6 августа, 2014.
  4. ^ а б Sánchez-Lavega, A .; 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. Дои:10.1002 / 2013GL059078.
  5. ^ а б Fletcher, L.N .; и другие. (3 сентября 2018 г.). «Шестиугольник в северной стратосфере Сатурна, окружающий возникающий летний полярный вихрь». Nature Communications. 9 (3564): 3564. Дои:10.1038 / s41467-018-06017-3. ЧВК  6120878. PMID  30177694.
  6. ^ Имстер, Элеонора (12 августа 2014 г.). «Глаз Сатурна». Земля и небо. Получено 13 сентября 2018.
  7. ^ Уильямс, Мэтт (10 мая 2017 г.). "Шестиугольник Сатурна станет звездой финала" Кассини ". Вселенная сегодня. Получено 13 сентября 2018.
  8. ^ «Новые изображения показывают странное шестиугольное облако Сатурна». Новости NBC. 12 декабря 2009 г.. Получено 5 декабря, 2013.
  9. ^ ПРИМЕЧАНИЕ: планарный шестиугольник ширина (диаметр) в два раза больше стороны (радиуса); но так как планета сатурн приближается к сплюснутый сфероид, радиус такого шестиугольника может быть немного больше, чем длина его стороны (например, 14 500 км), в результате чего ширина (диаметр) немного больше 29 000 км.
  10. ^ Уолл, Майк (4 сентября 2018 г.). "Причудливый шестиугольник на Сатурне может быть высотой 180 миль". Space.com. Получено 4 сентября 2018.
  11. ^ Годфри, Д. А. (1990). «Период вращения полярного шестиугольника Сатурна». Наука. 247 (4947): 1206–8. Bibcode:1990Sci ... 247.1206G. Дои:10.1126 / science.247.4947.1206. PMID  17809277.
  12. ^ 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. Дои:10.1016 / j.pss.2009.06.026.
  13. ^ Sánchez-Lavega, A .; Pérez-Hoyos, S .; Френч, Р. Г. (2002). "Наблюдения космическим телескопом Хаббла динамики атмосферы на Южном полюсе Сатурна с 1997 по 2002 год". Американское астрономическое общество. 34: 13.07. Bibcode:2002ДПС .... 34.1307С. Архивировано из оригинал 5 сентября 2008 г.
  14. ^ Колдуэлл, Джон; Турген, 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:1993Наука ... 260..326C. Дои:10.1126 / science.260.5106.326. PMID  17838248.
  15. ^ "Странный шестиугольник Сатурна". НАСА. 27 марта 2007 г.. Получено 1 мая, 2013.
  16. ^ "Таинственный шестиугольник Сатурна выходит из зимней тьмы". НАСА. 9 декабря 2009 г. Архивировано с оригинал 24 апреля 2016 г.. Получено 1 мая, 2013.
  17. ^ Персонал (4 декабря 2013 г.). "Космический аппарат НАСА Кассини получил лучшие виды на шестиугольник Сатурна". Лаборатория реактивного движения (НАСА). Получено 5 декабря, 2013.
  18. ^ Флетчер, Ли (31 января 2013 г.). "Шестиугольник Сатурна с земли". Планетарные странствия.[самостоятельно опубликованный источник? ]
  19. ^ а б Персонал (21 октября 2016 г.). «Изменение цвета на севере Сатурна». НАСА. Получено 26 декабря, 2016.
  20. ^ 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. Дои:10.1016 / j.icarus.2009.10.022.
  21. ^ а б Лакдавалла, Эмили (4 мая 2010 г.). «Шестиугольник Сатурна воссоздан в лаборатории». Planetary.org. Получено 2014-02-07.
  22. ^ Morales-Juberías, R .; Саянаги, К. М .; Саймон, А. А .; Fletcher, L.N .; Косентино, Р. Г. (2015). "Извилистая мелкая атмосферная струя как модель северно-полярного шестиугольника Сатурна". Астрофизический журнал. 806 (1): L18. Bibcode:2015ApJ ... 806L..18M. Дои:10.1088 / 2041-8205 / 806/1 / L18.
  23. ^ Ростами, Масуд; Цейтлин, Владимир; Спига, Эймерик (2017). «О динамической природе северного полярного шестиугольника Сатурна» (PDF). Икар. 297: 59–70. Bibcode:2017Icar..297 ... 59R. Дои:10.1016 / j.icarus.2017.06.006.
  24. ^ «Ученые раскрывают тайну полигональных бурь на Юпитере». Sky News. Получено 2020-09-25.
  25. ^ Ли, Ченг; Ингерсолл, Эндрю П .; Клипфель, Александра П .; Бреттл, Харриет (2020). «Моделирование устойчивости полигональных узоров вихрей на полюсах Юпитера, обнаруженных космическим кораблем Juno». Труды Национальной академии наук: 202008440. Дои:10.1073 / pnas.2008440117.

внешняя ссылка