Астрономія
Астрономія

Глибока обертальна конвекція шарів атмосфери створила шестикутник Сатурна

NAUKA.UA

Астрономи створили тривимірну модель глибокої теплової конвекції у зовнішніх шарах атмосфер планет-гігантів, яка спонтанно генерує циклони, змінні зональні потоки та струмені. Вона показала, що турбулентність у вигляді гігантських вихорів стискає струмінь біля полюсу планети, який закручується на схід, та формує багатокутну форму. Дослідження також показує, що шестикутник Сатурна має бути дуже глибоким. Про це повідомляють автори статті у журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.

Jeremy Bloxham and Rakesh K. Yadav / phys.org

Jeremy Bloxham and Rakesh K. Yadav / phys.org

Що таке шестикутник Сатурна?

У 1988 році вчені проаналізували дані, зібрані під час польоту апарата «Вояджер-2», та повідомили про знахідку однієї з найбільш вражаючих візуальних особливостей в атмосферах планет: шестикутну форму зонального струменя. Він був зміщений приблизно на 15 градусів від північного полюса Сатурна. З часу свого відкриття цей шестикутник неодноразово спостерігався, і принаймні протягом останніх 40 років ця структура не руйнувалася та майже не змінювалася. Сторони шестикутника мають довжину близько 14,5 тисяч кілометрів. Швидкість вітру в ньому сягає 320 кілометрів на годину. Шестикутник демонструє деяку динамічну поведінку, зокрема, він повільно дрейфує зі швидкістю приблизно від -0,06 до 0,01 градусів на день. Також шестикутник оточує полярний циклон, який обертається у напрямку обертання планети і теж є стабільним.

Яке дослідження провели вчені?

Вчені створили тривимірне моделювання, щоб перевірити, як могла сформуватися подібна структура. Воно показало, що ураган незвичної форми виникає, коли атмосферні потоки в глибині Сатурна створюють циклони різних розмірів, які оточують більший горизонтальний струменевий потік. Він закручується на схід поблизу північного полюса планети. Менші шторми взаємодіють із більшою системою і в результаті стискають струмінь. Цей процес перетворює потік у шестикутник.

Модель, яку створили дослідники, припускає, що штор має глибину у тисячі кілометрів. Моделювання імітує зовнішній шар планети і охоплює лише близько 10% її радіуса. Експеримент показав, що глибока теплова конвекцією, що виникає, коли тепло переноситься з одного місця в інше за рахунок руху рідин або газів, може несподівано створювати атмосферні потоки, що формують великі полярні циклони та струмені. Оскільки шторми формуються глибоко всередині планети, утворений шестикутник є потужним і стійким.

Щоправда, під час моделювання вчені отримали багатокутник із дев’ятьма сторонами, який рухався швидше, ніж шестикутник Сатурна. Тим не менш, така симуляція демонструє загальний механізм формування та стабільності подібних структур.