Граница южной приполярной зоны

Очень непростой вопрос. Мне, во всяком случае, нигде не встретилась фотография Южного полушария Сатурна с координатной сеткой (максимум – от полюса и до –70-й параллели). Фотография с координатной сеткой Южного полушария, приведенная на рис. 11.20, касалась только очень ограниченной зоны вокруг полюса. Она опубликована в статье Ф. Дергачева (http://artefact-2007.blogspot.ru/2012/05/17.html) и в некоторых работах других авторов.

Все хорошо, кроме двух моментов: 1 – изображение охватывает картину от полюса только до 75 ° ю.ш., 2 – кадров съемки в ультрафиолете, аналогичным приведенным в двух последних рисунках, мне найти не удалось. Это значит, что опять не получится заглянуть внутрь «Глаза».

Что касается Южного полюса Сатурна, то я нашла пару анимаций, в том числе и ту, в которой был приведенный на рис. 13.23 кадр. Мне удалось отыскать эту крохотную анимацию (4 сек.) следующим образом: Saturn’ s whirling vortex (www.youtube.com). Из нее я использовала несколько кадров для оценки вращения отдельных структурных элементов Южного полярного вихря, что отражено на рис. 13.25 и 13.26.

Рис. 13.25. «Южный Глаз». Оценка вращения

Рис. 13.26. Углы поворота большой оси внутренней части «Глаза»

Даже на рис. 13.25 по изменению положения большой оси видно, что внутренняя часть «Глаза» вращается. Более четко угол поворота большой оси внутреннего эллипса заметен на рис. 13.26. Вращение происходит по часовой стрелке, угол поворота между положением 1 и 4 составляет около 40 °. А положение вихрей, обозначенных «.a» и «.b» за тот же период практически не изменилось (что показано белыми горизонтальными линиями, соединяющими их с другими конкретными деталями картинки).

Подобный анализ я провела и для трех покадровых изображений (рис. 13.27) с анимации https://www.youtube.com/watch?v=Z9iIw4OQNXc. Он касался как большой оси внутреннего эллипса, так и структурных объектов ближе к внешней границе темной зоны вихря. Для сравнения характера вращения последних были выбраны два вихря, обозначенных как «.d» и «.f».

Рис. 13.27. Анализ анимации,

https://www.youtube.com/watch?v=Z9iIw4OQNXc

Поскольку в данной зоне все структурные элементы вращаются вокруг центра (по часовой стрелке), было интересно проследить за углами поворота (а это значит и за скоростью вращения) этих элементов и провести их сравнительный качественный анализ. Итак: большая ось «Глаза» повернулась из положения 1 вположение 3 на55 °, «.d» ‒ на 18 °, а «.f» ‒ на 23 ° (естественно, на точность измерений не претендую, принимайте во внимание просто порядок величины). По публикациям НАСА известно, что внутренняя часть вихря (собственно «Глаз») вращается со скоростью вращения планеты. А, как показано на рис. 13.27, скорость вращения внешних по отношению к эллипсу слоев вихря отличается: чем ближе к центру, тем скорость больше.

Но на всех приведенных рисунках мы видим ближайшую к Южному полюсу зону, чуть-чуть выходящую за пределы собственно «Глаза». Есть еще одна комбинированная фотография с нанесенными широтами вокруг Южного полюса, расширяющая картину уже до параллели ‒70 ° (рис. 13.28). Для сравнения очень удобно, что рядом в тех же координатах и в том же масштабе приведена фотография вокруг Северного полюса вместе с его гексагоном. Из публикаций известно, что размер вихря на Южном полюсе составляет 8000 километров, что соответствует примерно одной трети размера гексагонального вихря на Северном полюсе. Известно также, что гексагон вписывается в окружность, имеющую диаметр 12500 километров. Но для сравнения совершенно необходимо знать точные границы зон для измерения расстояний. Что имеется в виду в обоих случаях, абсолютно непонятно. Поэтому неясно, откуда берется соотношение 1:3 при сопоставлении южной и северной полярных зон.

Сравнивать корректно можно только при использовании достаточно точных критериев. В данном случае они у нас есть. Первый из них можно получить из фотографии обеих полярных зон в одинаковом масштабе и с широтными сетками, приведенной на рис. 13.28. Если сравнить только центральные части обоих вихрей, собственно «Глазá», для чего на упомянутом рисунке проведены пунктирные линии, то получается, что они… практически одинаковые. Второй критерий – широты авроральных кругов в период сатурнианского равноденствия. На севере он составляет 73,7°, на юге – 72,2 °.

Рис. 13.28. Полярные зоны Сатурна,

. http://www.astronomy.com/news/2008/10/giant-cyclones-imaged-at-saturns-poles

Следующим критерием может стать скорость атмосферных ветров в зависимости от широты. На рис. 13.29 приведены уже использованные мною ранее изображения, но в несколько иной комбинации и развороте.

Рис. 13.29. Фотография Сатурна и зависимость атмосферных ветров от широты

Если рассматривать фотографию Сатурна, изображенную вверху на рис. 13.29, то видно, что полярные зоны имеют окраску синих оттенков. Но они очень уж отличаются по размерам. Здесь есть два варианта: либо это отличие постоянное, либо носит сезонный характер. И для того, чтобы понять, какой из вариантов выбрать, попробуем воспользоваться «косвенными уликами». Ради наглядности на рис. 13.29 я еще раз воспроизвела рис. 13.17, повернув его на 90 °.

Напоминаю: серая кривая построена по данным «Вояджеров» (1980-1981 г.г., что довольно близко к равноденствию), а красная и фиолетовая – по данным «Кассини» (2004 г.), полученным с использованием инфракрасного и ультрафиолетового фильтров, соответственно. Особенно интересно следующее: от сороковых широт (+40 ° и ‒40 °) в сторону экватора идет сильное увеличение скорости ветра с максимумом в экваториальных широтах. Некоторое несовпадение максимумов на серой, красной и фиолетовой кривых, кроме климатических причин, может объясняться еще и тем, что в зависимости от длины волны меняется степень прозрачности атмосферы, и данные касаются разных уровней доступной для съемки глубины. Максимальных значений (около 500 км/час) ветер достигает как раз вблизи экватора.

Область по обе стороны от экватора (от +40 ° до ‒40 °) на фотографии вверху является самой светлой и, следовательно, наиболее холодной. Полюсы теплее! В центральном регионе наблюдается единый характер изменения ветра. Серая часть кривой в обоих полушариях от +40 ° до ‒40 ° повторяется, можно сказать, почти зеркально. Около полюсов находятся зоны с более теплой температурой (различный тон синего цвета), причем северная зона выглядит значительно больше южной. Но я бы не рискнула утверждать, что эта картина всегда строго одна и та же. Какую-то долю в тепловой баланс, особенно в верхних слоях атмосферы, могут вносить и сезонные изменения.

Обратите внимание еще вот на что: на 40-х широтах в обоих полушариях в довольно узком широтном интервале меняется направление ветра (на графике они показаны небольшими пунктирными прямоугольниками и обозначены буквами .E и .F). Над ними приведены фотографии с интересными аномалиями в атмосфере этих регионов. В Северном полушарии мы имеем зону .F – на фотографии виден слой, названный «белой лентой», а под ним темное овальное пятно, представляющее собой огромной силы долгоживущий циклон (подобно Большому Красному Пятну на Юпитере). С южной стороны – в зоне Е – картинка тоже очень интересная. Там хорошо просматривается Ураган Дракона, четкая фотография которого была приведена ранее на рис. 13.5 (2).

Если рассматривать зоны по обе стороны от 40-х широт в сторону полюсов, то на первый взгляд «гребенка» ветров кажется одинаковой. Различие заметно после 75-й широты, притом, весьма незначительное. Известно только, что вблизи Южного полюса скорость ветра достигает 150-160 км/час. И это больше, чем у Северного.

В общем, резюмируя всю изложенную выше информацию, объективно мы имеем следующее: центральная часть вихрей (собственно «Глаз») имеет близкий размер; северное кольцо авроры на 1,5 ° меньше, и, следовательно, ближе к полюсу, чем южное; напряженность магнитного поля в зоне Северного полюса на 17% больше, чем в зоне Южного, магнитный диполь сдвинут в сторону Северного полюса на 0,037 радиуса Сатурна, что составляет 2230 км. Налицо явная асимметрия, во всяком случае, по магнитному полю.

Если диполь смещен к северу, то понятно, что поле должно быть асимметрично, но тогда почему «центр магнитного диполя совпадает с центром планеты»? Планета – эксцентрик, ее центр тоже смещен к северу? Мне многократно встречалось утверждение, что магнитные полюсы Сатурна практически совпадают с географическими. Возьму на себя смелость с таким утверждением не согласиться. Думаю, что больше нужно доверять данным, полученным в результате исследования авроры и магнитной асимметрии. К данному вопросу мы еще вернемся в завершающем разделе главы.

http://divinecosmos.e-puzzle.ru/list.php?c=pavlova_3

13.5.3. Сатурн – генератор тепла

В так называемых средних широтах скорости слоев ветра постоянно меняются: происходит то ускорение, то замедление. Мне кажется, что такая слоистость напрямую связана с температурой. Как это «организует» Сатурн, непонятно. Но, тем не менее, это так. На рис. 13.30 приведена «тепловая карта» Северного полушария от полюса и до 30-й широты, построенная по результатам исследования в тепловых инфракрасных лучах.

Рис. 13.30. Тепловая карта Северного полушария Сатурна,

http://artefact-2007.blogspot.ru/2012/05/18.html

Обратите внимание на то, что самая светлая яркая точка изображения – Северный полюс – находится в центре изображения. Он имеет наиболее высокую температуру из всего Северного полушария. Цветовая шкала температур приведена справа. Полюс даже внутри гексагона окружен более темной областью (красной), гексагон – светлее ее, а значит, теплее и т.д. По параллелям более холодные полосы последовательно приходятся на широты 75, 60 и 45 °. Если посмотреть на кривую ветров, то зоны этих широт согласуются с максимумами скоростей, потом идет спад и снова подъем до очередного спада на следующем максимуме и т.д. Учтите, что упомянутые частые максимумы ни в какое сравнение не идут с экваториальным максимумом скорости ветра. А там (от +40 ° до ‒40 °), судя по цветовой гамме фотографий, должна быть самая холодная зона.

Думаю, что в Южном полушарии картина похожа, но карты, подобной изображенной на рис. 13.30, мне найти не удалось. Есть отдельные фотографии. Но это просто картинки, к которым чаще всего нет даже указаний на условия съемки. Единственное, что и без того понятно, диапазон инфракрасный. Образчик такого рода «презентации» перед Вами.

Рис. 13.31. Фотографии Сатурна в инфракрасном диапазоне,

1 – http://pics-about-space.com/saturn-nasa-true-color?p=2#img7439945797278874444

2 – http://galspace.spb.ru/nature.file/15110.file/1.jpg

3 – http://apod.nasa.gov/apod/image/0502/redSaturn_keck_full.jpg

4 – http://novayagazeta-ug.ru/sites/default/files/news/12-2013/saturn.jpg

На 1, 2, 4 наиболее теплые зоны окрашены красным цветом, а на 4 видна еще и южная аврора. Между рис. 13.31 (3) и 13.30 сравнение можно проводить чисто образное, качественное. Здесь видно, что в Южном полушарии самая горячая точка – полюс, как и в Северном. Ну, а дальше – в соответствии с полосами. В статье Ф. Дергачева, неоднократно цитированной мною, приводится и такая картинка (рис. 13.32):

Рис. 13.32. Южный полюс в инфракрасном диапазоне,

http://artefact-2007.blogspot.de/2012/05/17.html

Левая и правая фотографии очень заметно отличаются друг от друга, и, прежде всего, – по тепловому излучению из зоны самогó полюса.

По поводу теплового излучения Сатурна в упомянутой статье сказано следующее:

Новые детальные снимки в инфракрасном спектре показали, что вокруг южного полюса планеты существует зона с температурой в стратосфере 151 градус Кельвина (минус 122 градуса по Цельсию), что для Сатурна можно охарактеризовать как «горячую точку». Эта область имеет резкие границы (фактически — это большой вихрь), вне которых температура резко падает на несколько градусов. «Точка» окружена еще большей кольцевой областью, также с несколько повышенной температурой. Внешние границы этой области, в свою очередь, тоже имеют резкие границы с заметным перепадом температур.

Установлено, что Сатурн излучает в 2,5 раза больше энергии, чем получает от Солнца. Избыток энергии превышает тот, который может быть получен за счет сжатия и радиоактивного распада – основных механизмов, которые, как говорит наука, обеспечивают поддержание теплового режима планет. Мало того, что Сатурн излучает большое количество энергии, его тепловой режим нестабилен. Как было установлено «Кассини», в период с 2005 по 2009 год (период сезонного охлаждения Северного полушария) теплоотдача Сатурна заметно уменьшилась.

Чтобы проверить, не происходило ли подобное в прошлом сатурнианском году, было проведено сравнение с данными, собранными в 1980-1981 годах зондами «Вояджер». Удивительно, но – ничего подобного не происходило. Кроме того, тогда отсутствовал и дисбаланс между испусканием энергии разными полушариями планеты.

Все сказанное приводит к выводу о том, что Сатурн, во-первых, должен обладать внутренним неизвестным науке источником тепла; во-вторых, работа этого источника непонятным образом регулируется.

http://divinecosmos.e-puzzle.ru/list.php?c=pavlova_3

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: