Saturna Lielais baltais plankums: periodiskas milzu vētras un to īpatnības

Atklāj Saturnā periodiskās milzu vētras — Lielā balta plankuma cēloņi, ķīmiskās izmaiņas, temperatūras anomālijas un Cassini atklājumi.

Lielā baltā plankuma, kas pazīstams arī kā Lielais baltais ovāls, nosaukums Saturnā ir dots vētrām, kas ir pietiekami lielas, lai tās varētu redzēt ar teleskopu no Zemes. Plankumi izskatās balti, un nosaukums radies, pamatojoties uz Jupitera Lielo sarkano plankumu. Plankumi var būt vairākus tūkstošus kilometru plati. Pašlaik liela baltu mākoņu josla, ko dēvē par Ziemeļu elektrostatisko traucējumu (jo ir palielinājušies radio un plazmas traucējumi), kopš 2010. gada ir pārklājusi Saturnu, un Cassini orbitālais aparāts seko šai vētrai. Cassini informācija liecina, ka baltajos mākoņos samazinās acetilēna daudzums, palielinās fosfīna daudzums un vētras centrā ir neparasts temperatūras kritums. 2011. gada aprīlī vētra piedzīvoja otru izvirdumu. Zinātnieki uzskata, ka baltos plankumus veido amonjaka ledus, ko caur planētas mākoņu virsotnēm izspiež siltāka gāze.

Kas ir Lielais baltais plankums?

Lielais baltais plankums (Great White Spot, GWS) ir ļoti plaša, gaiša vētra Saturnā, kas parādās kā baltas, spēcīgi atstarojošas mākoņu zonas planētas atmosfērā. Šīs vētras var izaugt par tūkstošiem kilometru diametrā un dažkārt pat aptvert lielu daļu planētas garuma joslas. Visbiežāk tās redzamas Saturnam tuvojoties ekvinokcijam, kad mainās saules apgaismojuma nosacījumi planētas atmosfērā.

Periodiskums un iemesli

• Periodiskums: vētras parādās retā, bet atkārtotā ciklā — aptuveni ik pēc viena Saturnas gada (apmēram 29–30 Zemes gadiem). Vētru parādīšanās vieta un intensitāte var atšķirties no cikla cikla.
• Cēloņi: GWS radās no spēcīgas konvekcijas dziļākos atmosfēras slāņos. Siltāks, bagātāks ar ķīmiskām vielām gaiss paceļas uz augšu, aizvietojot vēsākus virsējās atmosfēras slāņus. Augstu līmenī kondensējas amonjaka un veidojas spoži balti mākoņi, kas atstaro saules gaismu.

Cassini novērojumi (2010–2011)

2010. gada decembrī sākusies milzīgā vētra attīstījās un 2011. gadā iesaistījās plašā ģeometriskā un ķīmiskā pārkārtošanās procesā. Cassini misijas dati parādīja vairākus svarīgus efektus:

• kristāla skaita un ķīmisko sastāvu maiņa — samazinājās acetilēna (C2H2) koncentrācija baltajos mākoņos, bet palielinājās fosfīna (PH3) daudzums, kas norāda, ka materiāls no dziļākiem slāņiem tiek uzplaiksnīti uz augšu;
• vētras centrā novērots negaidīts temperatūras kritums troposfēras augšējos slāņos, kas liecina par intensīvu adiabātisku dzesēšanu, kad gaiss tiek pacelts un izplešas;
• stipras radio emisijas un plazmas traucējumi (t.s. Saturn Electrostatic Discharges, SEDs), kurus reģistrēja gan radioinstrumenti, gan plazmas sensori — tas rāda spēcīgu iekļaušanos elektriskajos un jonosfēras procesos.

Fizika un ķīmija

Baltais izskats rodas no augstu gaisā kondensējušiem amonjaka ledus kristāliem, kuri ļoti efektīvi atstaro redzamo gaismu. Vētras dziļuma un ātruma dēļ tiek iesaistītas arī citas ķīmiskas reakcijas: no dziļākiem slāņiem uz augšu tiek paceltas vielas, piemēram, fosfīns, kas parasti atmosfēras augšējos slāņos ir mazāk izplatīts. Šīs ķīmiskās izmaiņas sniedz svarīgas pazīmes par Saturnas atmosfēras vertikālo cirkulāciju un iekšējo sastāvu.

Observāciju nozīme un ietekme

• Redzamība no Zemes: lielās vētras reizēm ir pietiekami spilgtas, lai tās varētu novērot ar amatieru teleskopiem, un tās piesaista gan amatieru, gan profesionālo astronomu uzmanību.
• Ilgtermiņa ietekme: GWS var izraisīt ilgstošas atmosfēras izmaiņas, piemēram, jaunas joslu struktūras veidošanos, tumšu olu (dark ovals) veidošanos mākoņu joslās un izmaiņas termiskajā bilancē.

Kā to novērot un ko tas mums māca

Ja vēlaties mēģināt novērot Lielo balto plankumu no Zemes, vislabāk to darīt, kad Saturns atrodas redzams un laika apstākļi ir piemēroti. Teleskops ar pietiekami lielu apertūru un labs redzesstabilitātes (seeing) apstākļi ļaus saskatīt cilvēka acij redzamas gaišas mākoņu zonas. Zinātniski šīs vētras ir nozīmīgas, jo tās atklāj informāciju par Saturnas dinamiku, vertikālo transportu un ķīmiju, kas palīdz saprast ne tikai Saturnu, bet arī citu milzu planētu atmosfēru darbību.

Kopsavilkums: Lielie balti plankumi ir periodiskas, milzīgas un spēcīgas konvektīvas vētras Saturnā, kas parādās reizi vairākās desmitgadēs, bieži saistītas ar ekvinokciju. Tās rada iespaidīgas vizuālas, radioloģiskas un ķīmiskas pārmaiņas, un misiju, piemēram, Cassini, novērojumi ir būtiski, lai izprastu šos atmosfēriskos procesus.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir lielais baltais plankumainais dzenis?

J: Kāpēc to sauc par Lielo balto plankumu?

J: Cik plati var būt plankumi?

J: Kas ir Ziemeļu elektrostatiskais traucējums?

J: Ko novēro Cassini orbitālais aparāts?

J: Ko "Cassini" informācija ir atklājusi par baltajiem mākoņiem?

J: No kā, pēc zinātnieku domām, ir veidoti baltie plankumi?

Meklēt pēc burta