Gli Anelli Di Saturno

Quanto dura un giorno su Saturno?

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Come ho scritto di recente, Saturno è un posto strano. È enorme ma il meno denso di tutti i pianeti. Ha una flotta di lune che vanno dal semplicemente strano al veramente bizzarro. E, naturalmente, ha quell'enorme sistema di anelli.

Dato che Saturno è visibile ad occhio nudo, facilmente osservabile anche con un piccolo telescopio, e studiato da centinaia di astronomi per secoli, anche con astronavi che hanno andato lì, penseresti che ormai avremmo una buona idea su tutte le sue basi. La sua massa, dimensione e così via.

Per la maggior parte, lo facciamo. Ma, in modo imbarazzante, una proprietà è stata incredibilmente difficile da trovare: La sua velocità di rotazione .



In poche parole: quanto dura un giorno su Saturno?

Corso accelerato di Astronomia: Saturno

Per qualcosa come la Terra non è troppo difficile da fare. Il nostro pianeta ha una superficie solida, quindi puoi semplicemente stare in un punto e vedere quanto tempo impiega, ad esempio, una stella per girare una volta nel cielo (puoi usare il Sole, ma L'orbita terrestre complica le cose lì ).

Saturno, però, presenta un problema: non c'è superficie. Ha un'atmosfera spessa migliaia di chilometri, e vediamo solo le cime delle nuvole. Questi potrebbero avere caratteristiche come tempeste o macchie, ma non sono esattamente ancorati a qualcosa di solido. Si muovono rispetto all'atmosfera, rendendoli impossibili da usare per vedere quanto tempo impiega Saturno a girare.

Un altro modo è utilizzare il campo magnetico di un pianeta, generato in profondità all'interno del pianeta. Le linee del campo magnetico agiscono un po' come una rete, trascinando le particelle nello spazio mentre il pianeta ruota. Questo genera onde radio, che possono essere rilevate dai veicoli spaziali. Se il campo magnetico è inclinato rispetto all'asse di rotazione del pianeta, allora si ottiene un impulso a quelle onde radio e il periodo degli impulsi rappresenta quindi il tempo impiegato dal pianeta per ruotare. Questo è stato fatto per tutti e quattro i pianeti giganti esterni.

Ma anche lì Saturno lancia una scimmia nella chiave: il suo campo magnetico è inclinato rispetto al suo asse di rotazione solo di 0,01°! È una quantità molto piccola, quindi gli impulsi sono difficili da misurare. È stato fatto due volte, una volta con la navicella spaziale Voyager negli anni '70 e di nuovo con Cassini più recentemente. Ma i numeri che hanno ottenuto erano diversi di 6 minuti! È molto quando il giorno su Saturno dura poco più di 10 ore.

Tuttavia, gli astronomi che utilizzano i dati di Cassini hanno escogitato un modo intelligente per capire il giorno di Saturno. Hanno guardato gli anelli .

S A T U R N. Credito: NASA / JPL-Caltech / SSI / Ian ReganIngrandire

S A T U R N. Credito: NASA / JPL-Caltech / SSI / Ian Regan

Bene, tipo . L'idea qui è che Saturno non è solo una macchia di gas seduta lì che gira. Ha strati e movimenti interni. Gli strati profondi all'interno si muovono su e giù, o nord e sud, in modo periodico. Mentre lo fanno, modificano molto sottilmente il campo gravitazionale di Saturno, facendo sì che anche questo cambi periodicamente.

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Normalmente sarebbe impossibile da rilevare... tranne che Saturno ha quei magnifici anelli, fatti di miliardi di minuscoli frammenti di acqua ghiacciata. Vicino a Saturno, nella sua C anello , quelle particelle ghiacciate orbitano alla giusta velocità per essere influenzate dalle oscillazioni profonde all'interno di Saturno (chiamiamo questo incontro una risonanza). Questo dà alle particelle un po' di energia extra, come prendere a calci le gambe quando sei su un'altalena. L'effetto di ciò è che le particelle si spostano una dopo l'altra dalla loro orbita abituale, creando un modello di onde a spirale negli anelli. In questo modo, le particelle dell'anello agiscono come sismometri sensibili, misurando i cambiamenti all'interno del pianeta sottostante!

Sono state viste onde come queste, solitamente create dalla risonanza con le lune. Ma ce ne sono stati alcuni visti da Cassini nell'anello C che non si allineavano bene con nessuna lune... ma loro fare con le oscillazioni previste all'interno di Saturno. Utilizzando modelli di Saturno combinati con queste osservazioni, gli scienziati sono stati in grado di ottenere una misurazione abbastanza precisa della rotazione di Saturno .

Hanno scoperto che Saturno gira una volta ogni 10 ore, 33 minuti e 38 secondi (±1m52S/1m19S) — parecchi minuti più veloce sia delle misurazioni Voyager che di quelle Cassini basate sul campo magnetico di Saturno. Non è chiaro il motivo.

Cassini ha scattato questa foto di Saturno (a destra), dell'anello C (grigio scuro) e dell'anello B più luminoso da una distanza di 627.000 chilometri il 4 settembre 2005. Credito: NASA/JPL/Space Science Institute

Cassini ha scattato questa foto di Saturno (a destra), dell'anello C (grigio scuro) e dell'anello B più luminoso da una distanza di 627.000 chilometri il 4 settembre 2005. Credito: NASA/JPL/Istituto di scienze spaziali

Tuttavia, questa misurazione rappresenta il movimento di massa della rotazione di Saturno, il tempo impiegato dalla maggior parte del pianeta per ruotare una volta, qualcosa che prima non era noto con una precisione così elevata. Questo numero può ora essere utilizzato in altre equazioni per modellare l'interno del pianeta gigante, perfezionando altri dettagli con maggiore sicurezza.

Non ho scrupoli a mostrare il mio stupore in questo lavoro! Questi sono molto sottili effetti causati da molto complicati moti del gas all'interno di Saturno dove non possiamo vederli direttamente, ma possono essere modellati con molto matematica complessa. Questa è una roba ferocemente di alto livello.

E gli scienziati non hanno ancora finito! Prenderò nota che il titolo dell'articolo è Cassini Ring Sismology as a Probe of Saturn's Interior. I. Rotazione rigida. Hanno fatto alcune ipotesi semplificatrici nel loro lavoro, principalmente che Saturno ruota come un unico corpo rigido. In realtà non è così, e i futuri articoli di questo team includeranno la natura più complessa del modo in cui Saturno ruota, con diversi strati che si muovono a velocità diverse. Questo potrebbe benissimo concentrarsi ancora meglio sulla rotazione del pianeta.

Questo è qualcosa che non mi sarei aspettato in questo modo, che Cassini ci avrebbe aiutato a capire non solo i dettagli di Saturno, le sue lune e gli anelli, ma anche alcune delle sue proprietà più fondamentali.

È incredibile, la profondità e l'ampiezza delle informazioni che Cassini ci ha restituito sulla Terra. Ancora meglio è come anche le persone intelligenti possono usare queste informazioni, imparando così tanto su questo pianeta più bello del sistema solare. Compreso, alla fine della giornata, quando è esattamente la fine della giornata.



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