Saturno Didžioji baltoji dėmė – audra, kilmė ir Cassini stebėjimai
Didžioji baltoji dėmė, dar vadinama Didžiuoju baltuoju ovalu, ant Saturno yra milžiniška audra — ji tokia didelė, kad matoma net ir per teleskopu iš Žemės. Dėmės atrodo baltos, nes jas sudaro amoniako ledas arba labai šviesūs debesys, atspindintys Saulės šviesą; pavadinimas kilo pagal kontrastą su Jupiterio Didžiosios raudonosios dėmės pavadinimu. Tokios audros gali užimti platumą, kuri matuojama tūkstančiais kilometrų, o kartais apjuosia beveik visą planetos apskritimą, susidarydamos baltos juostos.
Kaip susidaro ir kodėl pasikartoja
Mokslininkai mano, kad didžiosios baltos dėmės susidaro, kai iš gilesnių, šiltesnių sluoksnių kyla dujos ir stumia amoniako garus aukščiau į atmosferą, kur jie atšąla ir užšąla į baltus debesis. Tokius įvykius skatina sezoniniai atmosferos pokyčiai Saturne: stebima, kad didžiosios baltos dėmės pasirodo maždaug kas vieną Saturno orbitą aplink Saulę (apie 30 Žemės metų), dažnai netoli planetos pusiausvyros ar polinių platumų, susijusių su lygties (equinox) sąlygomis.
Cassini ir 2010–2011 m. audra
Nuo 2010 m. Saturną dengė plati balta debesų juosta, kurią stebėjo orbitinis aparatas "Cassini". Ši 2010–2011 m. audra buvo itin intensyvi ir ilgai matoma tiek iš kosmoso, tiek iš Žemės. Ji sukėlė sustiprėjusius radijo ir plazmos trikdžius (vadinamus Saturno elektrostatiniais iškrova — SED), kuriuos užfiksavo Cassini instrumentai.
Cassini instrumentų nustatyti cheminiai ir temperatūros pokyčiai
Analizė parodė, kad audros metu keitėsi atmosferos cheminė sudėtis ir temperatūra. Pagrindiniai stebėjimai:
- Baltose debesyse mažėjo acetileno koncentracija — tai rodo, kad audra pakeitė fotocheminius bei dinaminius procesus viršutiniuose atmosferos sluoksniuose.
- Daugėjo fosfino, kas yra svarbu, nes fosfinas paprastai kilęs iš gilesnių, šiltesnių atmosferos sluoksnių; jo padidėjimas rodo stiprų vertikalų mišį ir medžiagų iškėlimą iš gilumos.
- Audros centre užfiksuoti neįprasti temperatūros svyravimai — vietomis temperatūra krito, o kituose regionuose registruoti netikėti pakilimai. Tai liudija sudėtingus dinaminius procesus: kylančios masės gali atšaldyti aukštus sluoksnius, o smūginės bangos ir energijos išsiskyrimas pakelti temperatūrą virš audros.
Reikšmė ir tolesni tyrimai
Tokios audros suteikia unikalią galimybę suprasti Saturno atmosferos dinamiką, cheminius procesus ir vertikalų medžiagų mainą. Stebėjimai iš orbitinio aparato "Cassini" kartu su žemės teleskopų duomenimis leido patvirtinti, kad dideli konvekciniai protrūkiai gali pertvarkyti planetos atmosferą, paveikti radiacijos terpes ir sukelti didelius energijos bei cheminius pokyčius. Tolimesni modeliai ir palyginimai su kitomis panašiomis dėmėmis padeda paaiškinti, kodėl tokie reiškiniai pasitaiko periodiškai ir kaip jie susiję su Saturno sezonais.
Trumpai — pagrindinės faktų santraukos
- Kas tai? Milžiniška balta audra Saturno atmosferoje, matoma teleskopais.
- Iš ko susidaro? Daugiausia iš amoniako ledo arba šviesių debesų, iškeltų iš gilesnių sluoksnių šiltų dujų.
- Kada stebėta? Didelė aktyvi banga 2010–2011 m., nuolat stebima Cassini ir žemės teleskopų.
- Ką parodė Cassini? Cheminių medžiagų pokyčiai (mažėja acetileno, daugėja fosfino), stiprūs radijo/plazmos trukdžiai ir netipiniai temperatūros svyravimai audros centre.
Tokie stebėjimai ir toliau padeda geriau suprasti ne tik Saturno, bet ir kitų dujinio tipo planetų atmosferų fizinius bei cheminius procesus.
Saturno Didžioji baltoji dėmė.
Atsiradimas
Dėmės atsiranda kas 28,5 Žemės metų. Tai saulėgrįža, kai Saturno šiaurinis pusrutulis labiausiai pakrypsta į Saulę. Toliau pateikiamas užfiksuotų stebėjimų sąrašas; metai, kai dėmės įeina į ciklą, yra 1876, 1903, 1933, 1960 ir 1990.
- 1876 m. - pamatė Asafas Holas. Baltas dėmes jis panaudojo planetos sukimosi periodui apskaičiuoti.
- 1903 m. - Edvardas Barnardas.
- 1933 m. - matytas komiškas aktorius ir astronomas mėgėjas Willas Hay'us.
- 1960 m. - Žiūrėjo J. H. Bothamas (Pietų Afrika).
- 1990 m. - Žiūrėta Stuarto Wilberio, nuo rugsėjo 24 d. iki lapkričio mėn.
- 1994 m. - vaizdas iš Žemės ir kosminio teleskopo "Hubble".
- 2006 m. - stebėjo Erick Bondoux ir Jean-Luc Dauvergne.
- 2010 m. - pirmą kartą pastebėtas Anthony Wesley.
Kodėl iki 1876 m. nebuvo užfiksuota jokių dėmių, yra paslaptis. Tai panašu į Didžiosios raudonosios dėmės stebėjimų pertrauką XVIII a. ir XIX a. pradžioje. 1876 m. Didžioji baltoji dėmė buvo labai didelė, ją buvo galima pamatyti net mažais teleskopais. Ar ankstesni įrašai buvo tiesiog prasti, ar 1876 m. Didžioji baltoji baltoji dėmė iš tiesų buvo pirmoji teleskopų eroje? Kai kurie mano, kad nei vienas, nei kitas scenarijus nėra tikėtinas.
Markas Kidgeris aprašė tris svarbius didžiųjų baltųjų dėmių modelius:
- Didžiosios baltosios dėmės keičiasi geografine platuma. Vieną jų galima pamatyti šiaurinėje vidutinių platumų zonoje (NTZ) arba aukščiau, o kitą - tik ekvatorinėje zonoje (EZ). Pavyzdžiui, 1960 m. Didžioji baltoji dėmė buvo NTZ, o 1990 m. - EZ.
- NTZ didžiosios baltosios dėmės atsiranda rečiau nei EZ didžiosios baltosios dėmės (kas 27 metus, o ne kas 30 metų).
- NTZ didžiąsias baltąsias dėmes pastebėti daug sunkiau nei EZ dėmes.
Kidgeris prognozuoja, kad kita didžioji baltoji dėmė NTZ įvyks 2016 m. ir tikriausiai bus ne tokia įspūdinga kaip 1990 m. didžioji baltoji dėmė.
Charakteristikos
"Klasikinė" Didžioji baltoji dėmė yra įspūdingas įvykis. Labai ryškios baltos spalvos audros nušviečia paprastai nykią Saturno atmosferą. Visos didžiausios įvyko planetos šiauriniame pusrutulyje. Paprastai jos prasideda kaip atskiros "dėmės", bet paskui sparčiai didėja, kaip 1933 ir 1990 m. Didžiosios baltosios dėmės. 1990 m. Didžioji baltoji dėmė apjuosė visą planetą.
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra didysis baltasis dančiasnapis?
A: Didžioji baltoji dėmė - tai audra Saturne, kuri yra pakankamai didelė, kad būtų matoma teleskopu iš Žemės.
K: Kodėl ji vadinama Didžiąja baltąja dėme?
A: Ji vadinama Didžiąja baltąja dėme, nes dėmės atrodo baltos, o pavadinimas kilo iš Jupiterio Didžiosios raudonosios dėmės.
K: Kokio pločio gali būti dėmės?
A: Dėmės gali būti kelių tūkstančių kilometrų pločio.
K: Kas yra šiaurinis elektrostatinis trikdis?
A: Šiaurinis elektrostatinis trikdys - tai didelė baltų debesų juosta, kuri nuo 2010 m. dengia Saturną ir sukelia padidėjusius radijo ir plazmos trukdžius.
K: Ką stebi orbitinis aparatas "Cassini"?
A: Orbitinis aparatas "Cassini" stebi šiaurinį elektrostatinį trikdį.
K: Ką atskleidė "Cassini" informacija apie baltuosius debesis?
A: "Cassini" informacija rodo, kad baltuosiuose debesyse sumažėjo acetileno, padaugėjo fosfino ir neįprastai sumažėjo temperatūra audros centre.
K: Iš ko, mokslininkų nuomone, sudarytos baltosios dėmės?
A: Mokslininkai mano, kad baltos dėmės susidarė iš amoniako ledo, kurį pro planetos debesų viršūnes stumia šiltesnės dujos.
