gov-civil-vilareal.ptHoe lang duurt een dag op Saturnus?
>Zoals ik onlangs schreef, is Saturnus een rare plaats. Het is enorm, maar de minst dichte van alle planeten. Het heeft een vloot van manen, variërend van gewoon vreemd tot echt bizar. En natuurlijk heeft het dat enorme ringsysteem.
Aangezien Saturnus met het blote oog zichtbaar is, zelfs met een kleine telescoop gemakkelijk waarneembaar, en eeuwenlang door honderden astronomen bestudeerd, ook met ruimtevaartuigen die weg daar zou je denken dat we nu een redelijk goed idee hebben van alle basisprincipes. Zijn massa, grootte, enzovoort.
Voor het grootste deel doen we dat. Maar beschamend genoeg was één eigenschap waanzinnig moeilijk te vinden: Zijn omwentelingstarief: .
Simpel gezegd: hoe lang duurt een dag op Saturnus?
Spoedcursus Astronomie: Saturnus
Voor zoiets als de aarde is dat niet zo moeilijk om te doen. Onze planeet heeft een vast oppervlak, dus je kunt gewoon op één plek gaan staan en kijken hoe lang het bijvoorbeeld duurt voordat een ster eenmaal aan de hemel rondcirkelt (je kunt de zon gebruiken, maar De baan van de aarde compliceert de dingen daar ).
Saturnus heeft echter een probleem: er is geen oppervlak. Het heeft een atmosfeer van duizenden kilometers dik, en we zien alleen de wolkentoppen. Die kunnen kenmerken hebben zoals stormen of vlekken, maar deze zijn niet precies verankerd aan iets solides. Ze bewegen ten opzichte van de atmosfeer, waardoor ze onmogelijk te gebruiken zijn om te zien hoe lang het duurt voordat Saturnus draait.
Een andere manier is om het magnetische veld van een planeet te gebruiken, dat diep in de planeet wordt gegenereerd. De magnetische veldlijnen werken een beetje als een net en vegen deeltjes in de ruimte op terwijl de planeet draait. Dit genereert radiogolven, die door ruimtevaartuigen kunnen worden gedetecteerd. Als het magnetische veld kantelt ten opzichte van de rotatie-as van de planeet, dan krijg je een puls naar die radiogolven, en de periode van de pulsen vertegenwoordigt dan de tijd die de planeet nodig heeft om te draaien. Dat is gedaan voor alle vier de buitenste reuzenplaneten.
Assassin's Creed film gezond verstand media
Maar ook daar gooit Saturnus een aap in de tang: zijn magnetische veld kantelt slechts 0,01° ten opzichte van zijn rotatie-as! Dat is een zeer kleine hoeveelheid, dus de pulsen zijn moeilijk te meten. Het is twee keer gedaan, een keer met het Voyager-ruimtevaartuig in de jaren zeventig en opnieuw met Cassini, meer recentelijk. Maar de cijfers die ze kregen waren 6 minuten anders! Dat is veel als de dag op Saturnus iets meer dan 10 uur duurt.
Astronomen die Cassini-gegevens gebruiken, hebben echter een slimme manier bedacht om de dag van Saturnus te achterhalen. Ze keken naar de ringen .
S A T U R N. Krediet: NASA / JPL-Caltech / SSI / Ian Regan
We zullen, nogal . Het idee hier is dat Saturnus niet alleen een klodder gas is die daar ronddraait. Het heeft lagen en interne bewegingen. Lagen diep van binnen bewegen periodiek op en neer, of noord en zuid. Terwijl ze dat doen, wijzigen ze heel subtiel het zwaartekrachtveld van Saturnus, waardoor het ook periodiek verandert.
Normaal gesproken zou dat onmogelijk te detecteren zijn... behalve dat Saturnus die prachtige ringen heeft, gemaakt van ontelbare kleine stukjes bevroren waterijs. Dicht bij Saturnus, in zijn C-ring , die ijzige deeltjes cirkelen met precies de juiste snelheid om te worden beïnvloed door de oscillaties diep in Saturnus (we noemen dit een resonantie). Dit geeft de deeltjes een beetje extra energie, zoals tegen je benen schoppen als je aan het schommelen bent. Het effect hiervan is dat de deeltjes de een na de ander uit hun gebruikelijke baan bewegen, waardoor een spiraalvormig golfpatroon in de ringen ontstaat. Op deze manier werken de ringdeeltjes als gevoelige seismometers, die veranderingen in de planeet beneden meten!
Er zijn golven zoals deze gezien, meestal gecreëerd door resonantie met de manen. Maar er zijn er enkele gezien door Cassini in de C-ring die niet precies op één lijn stonden met manen ... maar ze doen met de voorspelde oscillaties binnen Saturnus. Met behulp van modellen van Saturnus gecombineerd met deze waarnemingen, de wetenschappers waren in staat om een vrij nauwkeurige meting te krijgen van de rotatie van Saturnus .
Ze ontdekten dat Saturnus elke 10 uur, 33 minuten en 38 seconden draait (±1m52s/1m19s) - enkele minuten sneller dan zowel de Voyager-metingen als de Cassini-metingen op basis van het magnetische veld van Saturnus. Het is niet duidelijk waarom.
Cassini nam deze opname van Saturnus (rechts), de C-ring (donkergrijs) en de helderdere B-ring vanaf een afstand van 627.000 kilometer op 4 september 2005. Credit: NASA/JPL/Space Science Institute
Toch vertegenwoordigt deze meting de bulkbeweging van de draaiing van Saturnus, de tijd die het grootste deel van de planeet nodig heeft om één keer te roteren, iets dat nog niet eerder met zo'n hoge nauwkeurigheid bekend was. Dit getal kan nu in andere vergelijkingen worden gebruikt om het binnenste van de reuzenplaneet te modelleren, waarbij met meer vertrouwen op andere details kan worden ingezoomd.
Ik heb er geen moeite mee om mijn verbazing te tonen in dit werk! Dit zijn erg subtiele effecten veroorzaakt door erg gecompliceerde bewegingen van gas binnen Saturnus waar we ze niet direct kunnen zien, maar kunnen worden gemodelleerd met erg complexe wiskunde. Dit zijn dingen van fel hoog niveau.
En de wetenschappers zijn nog niet klaar! Ik zal opmerken dat de titel van het artikel Cassini Ring Seismology as a Probe of Saturn's Interior is. I. Stijve rotatie. Ze maakten een aantal vereenvoudigende aannames in hun werk, voornamelijk dat Saturnus draait als een enkel, stijf lichaam. Dat is in werkelijkheid niet het geval, en toekomstige artikelen van dit team zullen de complexere aard van de manier waarop Saturnus roteert, bevatten, waarbij verschillende lagen met verschillende snelheden bewegen. Dat kan heel goed focussen op de spin van de planeet.
Dit had ik op deze manier niet verwacht, dat Cassini ons zou helpen niet alleen de details van Saturnus, zijn manen en ringen te begrijpen, maar ook enkele van de meest fundamentele eigenschappen ervan.
Het is ongelooflijk, de diepte en breedte van informatie die Cassini ons terug op aarde heeft gegeven. Nog beter is hoe slimme mensen die informatie ook kunnen gebruiken, door zoveel te leren over deze mooiste planeet in het zonnestelsel. Inclusief, aan het einde van de dag, wanneer precies het einde van de dag is.
