gov-civil-vilareal.ptWie lang ist ein Tag auf Saturn?
>Wie ich kürzlich schrieb, ist Saturn ein seltsamer Ort. Er ist riesig, aber der am wenigsten dichte aller Planeten. Es hat eine Flotte von Monden, die von einfach seltsam bis wirklich bizarr reichen. Und natürlich hat es dieses riesige Ringsystem.
Angesichts der Tatsache, dass Saturn mit bloßem Auge sichtbar, selbst mit einem kleinen Teleskop leicht zu beobachten ist und seit Jahrhunderten von Hunderten von Astronomen untersucht wurde, einschließlich mit Raumfahrzeugen, die Weg Man könnte meinen, wir hätten jetzt eine ziemlich gute Vorstellung von all seinen Grundlagen. Seine Masse, Größe und so weiter.
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Zum größten Teil tun wir das. Aber peinlicherweise ist eine Eigenschaft wahnsinnig schwer zu finden: Seine Rotationsrate .
Einfach ausgedrückt: Wie lang ist ein Tag auf Saturn?
Crashkurs Astronomie: Saturn
Für so etwas wie die Erde ist das nicht allzu schwer. Unser Planet hat eine feste Oberfläche, so dass Sie einfach an einer Stelle stehen und sehen können, wie lange zum Beispiel ein Stern braucht, um einmal am Himmel zu kreisen (Sie können die Sonne verwenden, aber Die Umlaufbahn der Erde erschwert die Dinge dort ).
Saturn stellt jedoch ein Problem dar: Es gibt keine Oberfläche. Es hat eine tausende Kilometer dicke Atmosphäre und wir sehen nur die Wolkenspitzen. Diese mögen Merkmale wie Stürme oder Flecken haben, aber diese sind nicht genau an etwas Festem verankert. Sie bewegen sich in Bezug auf die Atmosphäre, was es unmöglich macht, mit ihnen zu sehen, wie lange Saturn braucht, um sich zu drehen.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Magnetfeld eines Planeten zu nutzen, das tief im Inneren des Planeten erzeugt wird. Die magnetischen Feldlinien wirken ein wenig wie ein Netz und fegen Partikel im Weltraum mit sich, während sich der Planet dreht. Dadurch werden Radiowellen erzeugt, die von Raumfahrzeugen erfasst werden können. Wenn das Magnetfeld in Bezug auf die Rotationsachse des Planeten gekippt ist, erhalten diese Radiowellen ein Pulsieren, und die Periode der Pulse repräsentiert dann die Zeit, die der Planet braucht, um sich zu drehen. Das wurde für alle vier äußeren Riesenplaneten gemacht.
Aber auch dort wirft Saturn einen Affen in den Schraubenschlüssel: Sein Magnetfeld ist nur um 0,01° aus seiner Rotationsachse gekippt! Das ist eine sehr kleine Menge, daher sind die Impulse schwer zu messen. Es wurde zweimal gemacht, einmal mit der Raumsonde Voyager in den 1970er Jahren und erneut mit Cassini in jüngerer Zeit. Aber die Zahlen, die sie bekamen, waren um 6 Minuten anders! Das ist viel, wenn der Tag auf Saturn etwas mehr als 10 Stunden lang ist.
Astronomen, die Cassini-Daten verwenden, haben jedoch einen cleveren Weg gefunden, den Tag des Saturn herauszufinden. Sie sahen sich die Ringe an .
S A T U R N. Kredit: NASA / JPL-Caltech / SSI / Ian Regan
Gut, irgendwie . Die Idee dabei ist, dass Saturn nicht nur ein Gasklumpen ist, der dort herumwirbelt. Es hat Schichten und interne Bewegungen. Schichten tief im Inneren bewegen sich periodisch nach oben und unten oder nach Norden und Süden. Dabei modifizieren sie sehr subtil das Schwerefeld des Saturn, wodurch es sich ebenfalls periodisch ändert.
Normalerweise wäre das unmöglich zu erkennen ... außer Saturn hat diese großartigen Ringe, die aus Unmengen von winzigen Stückchen gefrorenen Wassereises bestehen. Nah am Saturn, in seiner C-Ring , kreisen diese eisigen Teilchen mit genau der richtigen Geschwindigkeit, um von den Schwingungen tief im Saturn beeinflusst zu werden (wir nennen diese Übereinstimmung eine Resonanz). Dies gibt den Partikeln ein wenig zusätzliche Energie, wie wenn Sie beim Schwingen mit den Beinen treten. Dies hat zur Folge, dass die Teilchen nacheinander ihre gewohnte Umlaufbahn verlassen und in den Ringen ein spiralförmiges Wellenmuster entstehen. Auf diese Weise wirken die Ringteilchen wie empfindliche Seismometer, die Veränderungen im Inneren des Planeten darunter messen!
Wellen wie diese wurden beobachtet, die normalerweise durch Resonanz mit den Monden erzeugt wurden. Aber Cassini hat einige im C-Ring gesehen, die nicht mit den Monden übereinstimmten ... aber sie tun mit den vorhergesagten Schwingungen im Saturn. Unter Verwendung von Saturnmodellen in Kombination mit diesen Beobachtungen, die Wissenschaftler konnten die Rotation des Saturn ziemlich genau messen .
warum wird mike und dave r bewertet
Sie fanden heraus, dass sich Saturn alle 10 Stunden, 33 Minuten und 38 Sekunden einmal dreht (±1m52S/1m19S) – mehrere Minuten schneller als sowohl die Voyager-Messungen als auch die Cassini-Messungen basierend auf dem Magnetfeld des Saturn. Es ist nicht klar warum.
Cassini hat diese Aufnahme von Saturn (rechts), dem C-Ring (dunkelgrau) und dem helleren B-Ring aus einer Entfernung von 627.000 Kilometern am 4. September 2005 gemacht. Quelle: NASA/JPL/Raumfahrtwissenschaftliches Institut
Dennoch stellt diese Messung die Massenbewegung des Saturnspins dar, die Zeit, die der Großteil des Planeten braucht, um sich einmal zu drehen, etwas, das zuvor mit einer so hohen Genauigkeit nicht bekannt war. Diese Zahl kann jetzt in anderen Gleichungen verwendet werden, um das Innere des Riesenplaneten zu modellieren und andere Details mit größerer Sicherheit zu verfeinern.
Ich habe keine Skrupel, mein Staunen über diese Arbeit zu zeigen! Diese sind sehr subtile Effekte verursacht durch sehr komplizierte Gasbewegungen im Saturn, wo wir sie nicht direkt sehen können, aber mit modelliert werden können sehr komplexe Mathematik. Dies ist ein heftiges High-Level-Zeug.
Und die Wissenschaftler sind noch nicht fertig! Der Titel des Artikels lautet Cassini Ring Seismology as a Probe of Saturn's Interior. I. Starre Rotation. Sie machten in ihrer Arbeit einige vereinfachende Annahmen, hauptsächlich, dass Saturn als einzelner, starrer Körper rotiert. Dies ist in der Realität nicht der Fall, und zukünftige Arbeiten dieses Teams werden die komplexere Art und Weise der Rotation von Saturn beinhalten, bei der sich verschiedene Schichten mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen. Das kann sich sehr gut auf die Drehung des Planeten konzentrieren.
Auf diese Weise hätte ich nicht erwartet, dass Cassini uns helfen würde, nicht nur die Details des Saturns, seiner Monde und Ringe zu verstehen, sondern auch einige seiner grundlegendsten Eigenschaften.
Es ist unglaublich, die Tiefe und Breite der Informationen, die Cassini uns auf der Erde zurückgegeben hat. Noch besser ist, wie kluge Menschen auch diese Informationen nutzen können und so viel über diesen schönsten Planeten im Sonnensystem erfahren. Einschließlich am Ende des Tages, wann genau das Ende des Tages ist.
