A Szaturnusz “örök”, hatszögletű viharának a titka

2024 / 03 / 23 / Felkai Ádám
A Szaturnusz “örök”, hatszögletű viharának a titka
A különös vihart 1981-ban fedezték fel a bolygó északi pólusán. Ez két okból is felkeltette a kutatók érdeklődését: egyrészt hatszögletű, másrészt hosszú időn keresztül, stabilan fennmaradt. Hogy mindez miért lehetséges, annak megválaszolásáig négy évtizedet kellett várni.

A Szaturnusz északi pólusa körül örvénylő, rejtélyes hatszögletű vihar a felfedezése, tehát az 1981-es Voyager-misszió óta ejti zavarba a tudósokat. A rejtély feltárására irányuló következő lépés a Cassini űrszonda részletes megfigyelései voltak – ám ezek bár példátlan bepillantást engedtek, sok kérdést hagytak megválaszolatlanul ezen légköri jelenséggel kapcsolatban. A válaszig így a felfedezéshez képest közel négy évtizedet kellett várni – 2020-ban ugyanis laboratóriumi szimulációk alapján a kutatók megállapították, hogy a vihar több ezer kilométer mélyen benyúlik a Szaturnusz légkörébe, ami magyarázatot adhat arra, hogy ez a vihar miért maradhat fenn ennyire stabilan ilyen hosszú időn keresztül.

A vihar eredete kapcsán történelmileg illetően két fő elmélet létezik:

Az első szerint a vihar a légkör viszonylag sekély rétegeiben keletkezik, ahol a zavaros gázrétegek száz kilométer vastagságúak is lehetnek akár, és ahol a nyomás körülbelül 10 bar. A bar egyébként egy nyomásmértékegység, amely körülbelül egyenlő a Föld légköri nyomásával tengerszinten. Egy bar 100,000 pascal (Pa) nyomásnak felel meg, ami körülbelül tehát egy atmoszférás nyomás (1 atm).

Magyarán a fenti elképzelés szerint a vihar nem nyúlik túl mélyre, és a légkör zavaros mozgása okozza a kialakulását.

A másik megközelítés szerint viszont a vihar gyökerei sokkal mélyebben helyezkednek el, ahol a zonális szelek, vagyis a bolygó különböző szélességi körök mentén fújó szelei, több ezer kilométer mélyen száguldanak a gázbolygó belsejében. Itt a nyomás több ezer bar, és a bolygó forgása és topográfiája erősen befolyásolja ezeket a jelenségeket. Ezek alapján tehát a vihar sokkal mélyebb és stabilabb struktúrákkal rendelkezik, mint ahogyan az az első hipotézisből következne.

A Cassini űrszonda a missziója vége felé tovább bonyolította a képet, amikor is felfedezte, hogy Szaturnusz zonális szelei még olyan mélységekben is megőrzik az erejüket, ahol a nyomás meghaladja a 100,000 bart. Ez azt jelenti, hogy ami vihart mi a bolygó felszínén látunk, csupán egy sokkal nagyobb és stabilabb struktúra “csúcsa” lehet.

A megfigyelésekből származó adatokat a kutatók ezt követően laborszimulációkkal próbálták magyarázni. 2010-ben az Oxfordi Egyetem fizikusai, Ana Claudia Barbosa Aguiar és Peter Read egy 30 literes vízzel teli hengert helyeztek egy lassan forgó asztalra – így utánozva a Szaturnusz légkörének a forgását. Ebben a tartályban egy gyorsabban forgó kis gyűrűt helyeztek el, ami mesterséges “jet áramlatot” hozott létre, amit zöld festékkel követtek nyomon.

A gyűrű forgási sebességének növelésével a zöld jet áramlat kevésbé lett körkörös, és apró örvények alakultak ki a szélein, amelyek fokozatosan nagyobbak és erősebbek lettek, így a folyadékot a gyűrűn belül sokszög alakúvá kényszerítették. Barbosa Aguiar és Read szerint a Szaturnusz északi pólusánál lévő jet áramlat olyan sebességgel forog a légkörhöz képest, ami miatt kialakul ez a hatszögletű alakzat.

2020-ban aztán a Harvard Egyetem kutatói egy 3D-s modellt fejlesztettek ki, amely a Szaturnusz légkörében végbemenő mély hőmérsékleti konvekciót szimulálja. A konvekció az a folyamat, amikor a meleg anyag felfelé, míg a hideg anyag lefelé mozog, ami ciklonok és légköri áramlatok kialakulásához vezethet. A kutatás alapján ez a jelenség óriási poláris ciklonokat és zonális szeleket is okozhat, ami tehát egybevág a Szaturnusszal kapcsolatos megfigyelésekkel, beleértve egy magas szélességi fokon megjelenő keleti irányú jet áramlást.

A tanulmány szerint a turbulencia által létrehozott óriási örvények kölcsönhatása a keleti irányú jet áramlással többszögű mintázatokat hozhat létre – igen, akár hatszöget is.


Forrás: Yadav and Bloxham, PNAS, 2020

A modellnek azonban akadnak korlátai; csak a Szaturnusz sugarának legkülső tizedét képes lefedni, és néha háromszög alakzatokat is előállít hatszögek helyett. Ennek ellenére a modell képes egy nagy ciklont létrehozni az északi pólusnál, amit kisebb örvények vesznek körül. Mindez tehát tovább erősíti azt az elméletet, hogy a légkör mélyebb dinamikái kulcsfontosságú szerepet játszanak a hatszög alakú vihar formálásában.

Vagyis jelenleg az tűnik valószínűnek, hogy az általunk látott, hatszög alakú vihart a mélyben hat nagy örvény tartja fenn, amelyeket a felső, kaotikusabb légköri rétegek elrejtenek.

(Források: NASA, Science, Science Alert, kép: NASA/JPL-Caltech/SSI)


Nemrég a legnagyobb kockázatnak tartották, holnap a Föld mellett fog elhúzni az aszteroida
Nemrég a legnagyobb kockázatnak tartották, holnap a Föld mellett fog elhúzni az aszteroida
Élőben nézhetjük, ahogyan egy potenciális városromboló aszteroida elhúz a Földhöz közel.
Óriási meglepetést rejtett az első fekete lyuk, aminek eseményhorizontjáról kép készült
Óriási meglepetést rejtett az első fekete lyuk, aminek eseményhorizontjáról kép készült
Csak most derült ki, mennyit változott az évek során az első fekete lyuk, amiről képet készítettek.
Ezek is érdekelhetnek
HELLO, EZ ITT A
RAKÉTA
Kövess minket a Facebookon!
A jövő legizgalmasabb cikkeit találod nálunk!
Hírlevél feliratkozás

Ne maradj le a jövőről! Iratkozz fel a hírlevelünkre, és minden héten elküldjük neked a legfrissebb és legérdekesebb híreket a technológia és a tudomány világából.



This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.