이것이 토성의 회전이 측정하기 어려운 이유입니다

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바위 같은 행성의 경우 하루의 길이를 찾는 것이 간단 할 수 있습니다. 기준점을 선택하고 시야에서 벗어나 다시 돌아 오는 데 걸리는 시간을보십시오. 그러나 토성과 같은 행성의 경우 그렇게 간단하지 않습니다. 추적 할 표면 형상이 없습니다.

과학자들은 토성의 회전주기를 결정하기 위해 수십 년을 보냈습니다. 그러나 가스 거인은 비밀을 밝히기를 꺼려했다. AGU의 새로운 연구지구 물리학 저널 : 우주 물리학 마침내 답을 얻을 수 있습니다. 이 연구의 제목은“토성의 다양한 가변주기 : 열권-이온 권-마그네토 스피어 커플 링의 이중 플라이휠 모델”입니다.

지구와 같은 행성에서 우리는 회전주기를 측정 할 때 무엇을 측정하고 있는지 알고 있습니다. 우리는 지구 표면을 측정하고 있습니다. 그러나 거대한 가스의 경우 상황이 더 복잡합니다. 과학자들은 실제로 어떤 층의 행성에 대해 이야기하고 있습니까?

토성은 바위가 많은 코어가있는 다층 가스 거인입니다. 그 핵심은 얼음 층으로 둘러싸인 다음 금속 수소와 헬륨으로 둘러싸여 있습니다. 그런 다음 액체 수소 영역으로 더 둘러싸인 헬륨 비 지역. 그런 다음 넓은 영역의 기체 수소가옵니다. 토성의 상부 대기는 3 개의 층으로 구성되어 있습니다. 상단에는 암모니아 구름이 있고 그 아래에는 암모늄 하이드로 설파이드가 있고 그 아래에는 수증기 구름이 있습니다.

과학자들이 토성의 순환주기에 대해 이야기 할 때, 그들은 대기권에 대해 이야기하고 있습니다. 지구상에서 실제로 측정 할 수있는 유일한 부분입니다.

과학자들은 가스 거인이 방출하는 무선 주파수 패턴을보고 그 길이를 결정합니다. 토성의 어려움은 지구 대기가 차단하는 저주파 라디오 패턴 만 방출한다는 것입니다. 이것은 지구의 대기를 통과하는 더 높은 주파수 패턴을 방출하는 목성과 대조적입니다. 이 때문에 과학자들은 우주선이 출현하기 전에 목성의 회전주기를 알아낼 수있었습니다.

토성은 Voyager 1과 Voyager 2가 방문하여 데이터를 수집 한 1980 년과 1981 년까지 기다려야했습니다. 그때, 그들은 회전 시간을 10 시간 40 분으로 측정했다. 그것은 당시에 사용 가능한 최고의 측정이었습니다. 20 년 동안.

그러나 Cassini는 토성을 방문하여 13 년 동안 위성과 달을 연구했습니다. 천문학 자들은 토성의 회전주기가 바뀌 었다는 사실에 놀랐습니다. 카시니 (Cassini) 자료에 따르면 보이저와 카시니 (Casini) 사이의 20 년 동안 행성의 수명에서 중요하지 않은 시간은 하루의 길이가 바뀌었다.

"2004 년경에 우리는 기간이 6 분, 약 1 % 변경되었습니다."
앨라배마 버밍엄-사우스 컬리지의 Duane Pontius, 연구 공동 저자.

Cassini는 회전주기가 6 분 또는 약 1 % 변경되었음을 보여줍니다.

새 연구의 공동 저자 인 앨라배마 버밍엄-사우스 칼리지의 듀안 폰티 우스 (Duan Pontius)는“2004 년경 우리는 약 1 %의 기간이 6 분 정도 바뀌었다. Pontius는 이렇게 회상했다.“오랫 동안 데이터 해석에 문제가 있다고 생각했습니다. "그냥 불가능합니다."

지구 전체가 이렇게 짧은 시간에 어떻게 회전주기를 바꾸는가? 그 규모의 변화는 수억 년이 걸릴 것입니다. 그러나 Cassini는 또한 북반구와 남반구의 회전주기가 서로 다른 전자기 패턴을 측정했습니다.

토성의 변화하는 계절

Pontius와 다른 저자들은 무슨 일이 있었는지, 왜 측정에 불일치가 있는지 이해하고 싶었습니다. 카시니 데이터가 올바르게 이해되었다고 가정하면, 변화의 이유와 반구의 차이에 대한 이유가 있어야했습니다. 그들은 토성을 가장 가까운 형제 인 목성과 비교하기로 결정했습니다.

토성에는 계절이 있습니다. 토성은 축의 경사가 거의 27도이며 지구의 23도 경사와 비슷합니다. 목성은 3 도만 기울입니다. 지구와 마찬가지로 토성의 북반구는 태양을 공전 할 때 다른 양의 에너지를받습니다.

토성의 대기 바깥 가장자리에는 플라즈마 영역이 있습니다. Pontius와 다른 저자들은 계절에 따라 반구에 도달하는 다른 양의 UV 에너지가 그 플라즈마와 상호 작용한다고 생각합니다. 그들이 개발 한 모델에서, UV의 변화는 플라즈마에 영향을 미쳐 플라즈마와 외부 대기의 교차점에서 다소 드래그를 만듭니다.

드래그는 전파 방출로 표시되는 대기의 회전을 결정하는 것으로, 관찰하는 계절에 따라 회전이 달라집니다.

플라즈마로부터의 드래그는 회전 속도를 늦추어 무선 방출에 의해 신호되는 회전주기를 제공한다. 계절이 변하면 플라즈마 항력도 변하고 무선 방출도 변합니다. 다시 말하지만, 고정 된 표면 특징이 없기 때문에 과학자들이 토성의 회전주기를 측정하는 것은 무선 방출입니다.

Pontius와 그의 동료들이 개발 한이 모델은 Voyagers와 Cassini 간의 20 년 동안의 회전 변화에 대한 설명을 제공합니다. 하지만이 측정은 토성의 표면 레이어에 대해서만 적용됩니다. 지구 질량의 9-22 배 사이 인 암석 핵은 숨겨져 있으며 수만 킬로미터의 대기권 아래서 빼앗을 수 없습니다.