Saturn je po Jupiteru od Slunce v pořadí druhá z vnějších planet, takzvaných plynných obrů. Je asi desetkrát dál od Slunce než Země a téměř i desetkrát větší než naše planeta – alespoň co se rovníkového poloměru týče (9,45 krát poloměr Země). Následkem rychlé diferenciální rotace - den trvá něco přes deset hodin - a převážně plynného složení má Saturn tvar elipsoidu se zploštěním 10%.
Teď ale lehko zapamatovatelné desítky opusťme. Rok na Saturnu trvá 29 a půl našeho roku a sklon rotační osy je 26,7°, o 3,3° větší než je sklon zemské rotační osy. Tedy každý pól Saturnu se na půl roku zahalí do tmy polární noci, nebo je ozařován nezapadajícím Sluncem polárního dne. Jenomže půl roku zde trvá téměř 15 let pozemských.
Protože hlavním stavebním prvkem Saturnu je vodík (asi 75% celé planety, v atmosféře pak asi 96%), jako jediná z planet ve Sluneční soustavě má průměrnou hustotu menší než voda - necelých 0,7 g/cm³.
Kredit: JPL/NASA
Přehlédněme teď obrovské množství dalších zajímavých informací o Saturnu, jeho prstencích i 61 měsících a zaměřme se na jednu z nejdéle známých, ale stále nevyřešených záhad v naší Sluneční soustavě – na tajemnou šestiúhelníkovou strukturu, která se zatím nevysvětleným mechanizmem neustále udržuje v mohutné atmosféře kolem Saturnova severního geografického pólu. O její existenci víme již téměř 30 let díky sondě Voyager 1 (přelet 1980) a Voyager 2 (1981). Že jde o jev překvapivě stabilní, potvrdila až sonda Cassini, která od roku 2004 krouží kolem planety a na Zem posílá unikátní informace. Až letos v lednu nastal na Saturnu okamžik rovnodennosti, kdy sluneční paprsky svítily kolmo na rovník a od té doby ozařují stále více severní polokouli. Proto sonda Cassini mohla první léta vidět neosvětlený, do hluboké polární noci ponořený severní pól jenom pomocí infračervené kamery snímající ve vlnové délce kolem 5 mikrometrů. I tyto záběry však byly zajímavé a poskytly cenné informace. V březnu 2007 NASA vydala zprávu s výsledky analýz tepelného obrazu šestiúhelníkové záhady. Její impozantní rozměry se zpřesnily: s průměrem asi 25 000 kilometrů zabírá celou polární oblast od 77° severní šířky. Záhadný pravidelný útvar je tvořen okrajem mohutných atmosférických proudů, jež rotují rychlostí 530 km/h kolem pólu a zasahují do hloubky kolem 100 kilometrů. Jde vlastně o gigantický trvalý mohutný cyklon, uvězněn v obrovském šestiúhelníku. Infračervená kamera na Cassini v něm zaregistrovala i horkou skvrnu (hot spot), která stabilní není a postupně mění svojí polohu.
Po pěti letech temna přišly na řadu i kamery, pracující ve viditelném světle s mnohem lepším rozlišením, než má infračervená kamera. Jak se letos na severní část Saturnu pomalu vrací jaro, Slunce stále více ozařuje severní pól. Zatím se ještě jeho část halí do stínu, ale netrpěliví astronomové již teď poskládali celý obraz šestiúhelníku a krátké video jeho rotace z 55 různých záběrů. Bádají nad mechanizmy, které po tak dlouhou dobu udržují v Saturnově atmosféře kolem rotační osy tuto překvapivě stabilní strukturu ještě překvapivějšího tvaru. Hledají odpovídající matematicko-fyzikální model proudění, který by takový fenomén pomohl pochopit a vysvětlit jaké energetické zdroje ho dotují, jak a kam se v něm tato energie přenáší. Na Zemi atmosférické proudění komplikuje pevný povrch zemské kůry s oceány a souší s měnící se topografii. S tímto problémem se u plynného obra vědci potýkat nemusí. Proto doufají, že se jim odpovídající model vytvořit podaří. Další, ještě zřetelnější snímky by jim měly poskytnou lepší pohled na nově objevené vlny plynu, které vyvěrají z rohů šestiúhelníku, kde se proudy obrovského cyklonu nejvíce zakřivují.
Animace šestiúhelníkové struktury zestavená z letošních fotek pořízených sondou Cassini.
Kredit: JPL/NASA
Krátké starší video o šestiúhelníkové struktuře. Kredit: JPL/NASA
Kredit: JPL/NASA
Člověk by jaksi automaticky očekával, že i na opačném pólu – na jihu Saturnu bude něco podobného. Vždyť jde o obrovskou, trochu zploštělou, ale jinak symetrickou rotující plynnou „téměřkouli“ (rotační elipsoid). Je to pravda jen částečně. Na jižním pólu se vytváří pouze rozlehlý, rychle rotující kruhový vír s průměrem 8 000 kilometrů, který žádná stabilní vnější struktura neohraničuje. Lokální konvektivní proudy vytlačují část materiálu s obsahem hydrosíranu amonného z hloubek asi sto kilometrů do vrchní vrstvy mraků převážně z kondenzovaného čpavku. Tyto atmosférické masy krouží kolem „oka“ cyklonu s rychlostí asi 550 kilometrů za hodinu. V čase objevu jižního víru představovala jeho centrální oblast nejteplejší místo na Saturnu. Bylo to v roce 2004, kdy sem nepřetržitě svítilo Slunce. Za pár let – v období jižní polární zimy – se ukáže, zdali teplota poklesne, nebo jde o vnitřní zdroj tepla, které k povrchu transportují vzestupné proudy.
Krátký videozáznam rychle rotujícího víru hmoty na Saturnově jižním pólu.
Kredit: Cassini/NASA
Diskuze:
