Velika bela pega na Saturnu: Veliki beli oval, nevihte in Cassini
Raziskava Velike bele pege na Saturnu: Veliki beli oval, Cassini, nevihte, kemijske spremembe (fosfin, acetilen), amonijev led in nenavadni padec temperature.
Velika bela pega na Saturnu, znana tudi kot Veliki beli oval ali preprosto velike bele pege, so mogočne nevihtne strukture dovolj velike, da jih lahko opazimo s teleskopom z Zemlje. Ime izhaja po analogiji z Jupitrovo veliko rdečo pego, a gre za pojav bistveno drugačne narave: bele pege običajno nastanejo kot obsežni oblaki z belim sijajem, ki jih tvorijo kondenzirane ledene kristalne delce. Pege so lahko široke več tisoč kilometrov in spreminjajo atmosfero v svojih obronkih.
Kaj so in kako jih opazimo
Velike bele pege se pojavijo kot svetli, premični sistemi oblaka na Saturnu. Z zemeljskimi opazovanji so vidne že več sto let in so med največjimi atmosferskimi pojavi v Osončju. Poleg vidne svetlosti jih spremljajo tudi radijski in plazemski signali, saj se v času neviht pogosto pojavi povečano število radijskih motenj in izpustov energije, kar opazujejo radijska merjenja in sondne naprave.
Opazovanja in zgodovina izbruhov
Velike bele pege so bile zabeležene v različnih obdobjih in na različnih geografskih širinah Saturna. Tradicionalno se je pojavljal vzorec (približno enkrat na Saturnovo leto, kar ustreza približno 30 letom na Zemlji), a so opazili tudi manj predvidljive in pogostejše izbruhe na različnih širina. Eden od najbolj podrobno preučenih dogodkov je bil velik zagon, ki se je začel leta 2010 in se nadaljeval v 2011; to nevihto je spremljala orbitalna sonda Cassini, ki je omogočila natančna opazovanja v več valovnih dolžinah.
Kaj je pokazal Cassini?
Cassinijeve meritve so razkrile več pomembnih sprememb v kemični sestavi in termodinamiki v območju bele pege. Med glavnimi ugotovitvami so:
- izguba acetilena v belih oblakih, kar kaže na hitre kemične reakcije ali mešanje plasti atmosfere;
- povečanje koncentracije fosfina, ki navadno izvira iz globljih, toplejših plasti atmosfere;
- nenavaden padec temperature v središču nevihte, kar so zaznali infrardeči instrumenti in kar nakazuje močno vertikalno gibanje zraka ter njegovo razširjeno ohlajanje pri kondenzaciji;
- obilica radijskih izbruhov in plazemskih motenj (t. i. Saturnove elektrostatrične motnje), ki so povezane z intenzivnimi električnimi izpusti in strelo v globljih plasteh nevihte.
Aprila 2011 je omenjena nevihta doživela drugi izbruh, kar priča o dolgotrajni in ciklični naravi teh pojavov.
Mehanizem nastanka
Znanstveniki menijo, da so bele pege pretežno sestavljene iz amonijevega ledu: toplejši plin iz globljih plasti se potiska navzgor skozi vrhove planetarnih oblakov, se ohlaja in povzroči kondenzacijo amonijevih kristalov. Vertikalno dviganje je lahko posledica lokalnih termičnih motenj ali velikih konvekcijskih izbruhov iz globljih plasti, kjer je lahko vmešana tudi voda; toplota, sproščena pri kondenzaciji vode, lahko dodatno poganja konvekcijo in sproži strele, kar je bilo potrjeno z radijskimi zaznavami Cassinija. Takšna močna konvekcija spremeni tudi horizontalne vetrove in lahko ustvari velike vrtince ali dolgotrajne sledi v ozračju.
Pomen za razumevanje Saturnove atmosfere
Velike bele pege so dragocen naravni laboratorij za preučevanje atmosferske dinamike in kemije pri plinskih velikanih. Proučevanje teh neviht pomaga pojasniti procese prenosa toplote, vertikalnega mešanja ter kemijskih pretvorb v atmosferah, ki so drugačne od Zemljine. Cassinijeve ugotovitve o spremembah v acetilenu in fosfinu ter o hladnejših središčih nevihte so ključne za modele, ki skušajo povezati globljo sestavo planeta z opaznimi oblaki in vremenskimi pojavi.
Na kratko: velike bele pege so obsežne konvekcijske nevihte na Saturnu, vidne z Zemlje in podrobno spremljane s sondami, zlasti s Cassinijem. Nastanejo zaradi navpičnega gibanja toplega plina in kondenzacije amonijevega ledu, spremljajo pa jih kemijske spremembe, strele in močni radijski izpusti.
Saturnova velika bela pega.
Pojavnost
Pike se pojavijo vsakih 28,5 zemeljskih let. To je solsticij, ko se Saturnova severna polobla najbolj nagne proti Soncu. V nadaljevanju je seznam zabeleženih opazovanj; leta, v katerih so se pojavile pege, ki so del cikla, so 1876, 1903, 1933, 1960 in 1990.
- 1876 - Videl ga je Asaph Hall. Bele lise je uporabil za izračun rotacijske periode planeta.
- 1903 - Ogledal si ga je Edward Barnard.
- 1933 - videl ga je Will Hay, komični igralec in amaterski astronom.
- 1960 - Ogledal si ga je J. H. Botham (Južna Afrika).
- 1990 - Ogledal si ga je Stuart Wilber, od 24. septembra do novembra.
- 1994 - pogled z Zemlje in vesoljskega teleskopa Hubble.
- 2006 - opazovala sta ga Erick Bondoux in Jean-Luc Dauvergne.
- 2010 - prvič opazil Anthony Wesley.
Zakaj pred letom 1876 ni bilo zabeleženih nobenega madeža, je skrivnost. To je podobno kot prekinitev opazovanj velike rdeče pege v 18. in zgodnjem 19. stoletju. Velika bela pega iz leta 1876 je bila zelo velika in jo je bilo mogoče videti tudi z majhnimi teleskopi. Ali so bili prejšnji zapisi preprosto slabi ali pa je bila velika bela luna iz leta 1876 resnično prva v dobi teleskopov? Nekateri menijo, da ni verjeten noben od teh dveh scenarijev.
Mark Kidger je opisal tri pomembne vzorce velike bele pege:
- Velike bele lise se menjavajo po zemljepisni širini. Eno je mogoče videti v severnem zmernem pasu (NTZ) ali višje, drugo pa le v ekvatorialnem pasu (EZ). Velika bela lisa leta 1960 je bila na primer v NTZ, leta 1990 pa v EZ.
- Velike bele pege NTZ se pojavljajo v krajših časovnih presledkih kot velike bele pege EZ (vsakih 27 let v primerjavi z vsakimi 30 leti).
- Velike bele pege NTZ je veliko težje opaziti kot pege EZ.
Kidger napoveduje, da bo naslednja velika bela lisa v NTZ leta 2016 in bo verjetno manj spektakularna kot velika bela lisa leta 1990.
Značilnosti
"Klasična" velika bela lisa je spektakularen dogodek. Zelo svetle bele nevihte osvetlijo običajno dolgočasno Saturnovo atmosfero. Vse večje so se zgodile na severni polobli planeta. Običajno se začnejo kot ločene "pege", nato pa se po dolžini hitro povečajo, kot sta se veliki beli pegi leta 1933 in 1990. Leta 1990 je velika bela lisa obkrožila celoten planet.
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je velika bela pega?
O: Velika bela pega je nevihta na Saturnu, ki je dovolj velika, da jo lahko vidimo s teleskopom z Zemlje.
V: Zakaj se imenuje Velika bela pega?
O: Imenuje se Velika bela pega, ker so pege videti bele, ime pa je nastalo po Jupitrovi Veliki rdeči pegi.
V: Kako široke so lahko pege?
O: Pege so lahko široke več tisoč kilometrov.
V: Kaj je severna elektrostatična motnja?
O: Severna elektrostatična motnja je velik pas belih oblakov, ki od leta 2010 prekriva Saturn in povzroča povečane radijske in plazemske motnje.
V: Kaj spremlja orbitalna sonda Cassini?
O: Orbiter Cassini spremlja severno elektrostatično motnjo.
V: Kaj so razkrili Cassinijevi podatki o belih oblakih?
O: Podatki s sonde Cassini kažejo izgubo acetilena v belih oblakih, povečanje vsebnosti fosfina in nenavaden padec temperature v središču nevihte.
V: Iz česa so po mnenju znanstvenikov narejene bele lise?
O: Znanstveniki menijo, da so bele pege iz amonijevega ledu, ki ga toplejši plin potiska navzgor skozi vrhove planetarnih oblakov.
Iskati