✖


Jump to content

Магнитосфера Сатурна

Магнитосфера Сатурна
Полярное сияние на южном полюсе Сатурна, вид Хаббла
Открытие
Внутреннее поле [1] [2]
Радиус Сатурна 60 330 км
Экваториальная напряженность поля 21 мкТл (0,21 Гс )
диполя Наклон <0,5°
Период ротации ?
солнечного ветра Параметры [3]
Скорость 400 км/с
МВФ Сила 0,5 нТл
Плотность 0,1 см −3
Параметры магнитосферы [4] [5] [6]
Тип Внутренний
удара лука Расстояние ~27 Р с
магнитопаузы Расстояние ~22 Р с
Основные ионы ТО + , Н 2 О + , ОЙ + , H3O + , НО2 + и О 2 + и Х +
Источники плазмы Энцелад
Массовая скорость загрузки ~100 кг/с
Максимальная плотность плазмы 50–100 см −3
Аврора [7] [8]
Спектр радио, ближний ИК и УФ
Общая мощность 0,5 ТВт
Частоты радиоизлучения 10–1300 кГц

Магнитосфера Сатурна — это полость , созданная в потоке солнечного ветра планеты внутренним магнитным полем . обнаруженная в 1979 году космическим кораблем «Пионер-11» Сатурна, Магнитосфера , является второй по величине среди всех планет Солнечной системы после Юпитера . Магнитопауза , граница между магнитосферой Сатурна и солнечным ветром, расположена на расстоянии примерно 20 радиусов Сатурна от центра планеты, а хвост магнитосферы тянется за ней на сотни радиусов Сатурна.

Магнитосфера Сатурна заполнена плазмой, исходящей как от планеты, так и от ее спутников. Основным источником является небольшая луна Энцелад , которая выбрасывает до 1000 кг/с водяного пара из гейзеров на своем южном полюсе, часть которого ионизирована и вынуждена вращаться вместе с магнитным полем Сатурна. Это загружает поле до 100 кг ионов водной группы в секунду. Эта плазма постепенно выходит из внутренней магнитосферы по механизму обменной неустойчивости , а затем выходит через хвост магнитосферы.

Взаимодействие между магнитосферой Сатурна и солнечным ветром порождает яркие овальные сияния, вокруг полюсов планеты наблюдаемые в видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом свете. Полярные сияния связаны с мощным сатурнианским километровым излучением (SKR), которое охватывает частотный интервал от 100 до 1300 кГц и когда-то считалось, что оно модулируется с периодом, равным вращению планеты. Однако более поздние измерения показали, что периодичность модуляции SKR варьируется на целых 1% и поэтому, вероятно, не совсем совпадает с истинным периодом вращения Сатурна, который по состоянию на 2010 год остается неизвестным. Внутри магнитосферы существуют радиационные пояса, в которых находятся частицы с энергией до десятков мегаэлектронвольт . Энергичные частицы оказывают значительное влияние на поверхности внутренних ледяных спутников Сатурна .

В 1980–1981 годах магнитосфера Сатурна изучалась кораблем «Вояджер» космическим . Вплоть до сентября 2017 года она была предметом продолжающегося расследования миссии Кассини , которая прибыла в 2004 году и провела более 13 лет, наблюдая за планетой.

Открытие

[ редактировать ]

Сразу после открытия декаметрового радиоизлучения Юпитера в 1955 г. были предприняты попытки обнаружить аналогичное излучение Сатурна, но с безрезультатными результатами. [9] Первые доказательства того, что Сатурн может иметь внутреннее магнитное поле, появились в 1974 году, когда было обнаружено слабое радиоизлучение планеты на частоте около 1 МГц.

Эти средневолновые излучения модулировались периодом около 10 часов 30 минут , который интерпретировался как период вращения Сатурна . [10] Тем не менее, доказательства, доступные в 1970-х годах, были слишком неубедительными, и некоторые ученые считали, что у Сатурна может вообще отсутствовать магнитное поле, в то время как другие даже предполагали, что планета может находиться за пределами гелиопаузы . [11] Первое определенное обнаружение магнитного поля Сатурна было сделано только 1 сентября 1979 года, когда через него прошел космический корабль «Пионер-11» , непосредственно измеривший напряженность его магнитного поля. [2]

Структура

[ редактировать ]

Внутреннее поле

[ редактировать ]

Подобно магнитному полю Юпитера , магнитное поле Сатурна создается жидкостным динамо внутри слоя циркулирующего жидкого металлического водорода во внешнем ядре. [1] Как и Земля, магнитное поле Сатурна в основном представляет собой диполь с северным и южным полюсами на концах одной магнитной оси. [12] На Сатурне, как и на Юпитере, северный магнитный полюс расположен в северном полушарии, а южный магнитный полюс лежит в южном полушарии, так что силовые линии магнитного поля направлены от северного полюса к южному полюсу. Это наоборот по сравнению с Землей, где северный магнитный полюс находится в южном полушарии. [13] Магнитное поле Сатурна также имеет квадрупольную , октупольную и более высокие составляющие, хотя они гораздо слабее дипольной. [12]

Напряженность магнитного поля на экваторе Сатурна составляет около 21 мкТл (0,21 Гс ), что соответствует дипольному магнитному моменту около 4,6 × 10 18 T • m 3 . [2] Это делает магнитное поле Сатурна немного слабее, чем у Земли; однако его магнитный момент примерно в 580 раз больше. [1] Магнитный диполь Сатурна строго ориентирован относительно его оси вращения, а это означает, что поле уникально в высокой степени осесимметрично. [12] Диполь слегка смещен (на 0,037 R с ) вдоль оси вращения Сатурна в сторону северного полюса. [2]

Размер и форма

[ редактировать ]

Внутреннее магнитное поле Сатурна отклоняет солнечный ветер , поток ионизированных частиц, испускаемых Солнцем , от его поверхности, не позволяя ему напрямую взаимодействовать с атмосферой и вместо этого создавая собственную область, называемую магнитосферой, состоящую из плазмы , сильно отличающейся от это солнечный ветер. [12] Магнитосфера Сатурна является второй по величине магнитосферой в Солнечной системе после Юпитера. [3]

Как и в случае с магнитосферой Земли, граница, отделяющая плазму солнечного ветра от плазмы внутри магнитосферы Сатурна, называется магнитопаузой . [2] Расстояние магнитопаузы от центра планеты в подсолнечной точке [примечание 1] варьируется в широких пределах от 16 до 27 Rs ( Rs = 60330 км — экваториальный радиус Сатурна). [14] [15] Положение магнитопаузы зависит от давления солнечного ветра, который, в свою очередь, зависит от солнечной активности . Среднее расстояние отступа магнитопаузы составляет около 22 Rs . [6] Перед магнитопаузой (на расстоянии около 27 R с от планеты) [6] лежит головная ударная волна — следообразное возмущение солнечного ветра, вызванное его столкновением с магнитосферой. Область между головной ударной волной и магнитопаузой называется магнитослоем . [16]

На противоположной стороне планеты солнечный ветер растягивает линии магнитного поля Сатурна в длинный висячий магнитосферный хвост . [12] который состоит из двух долей: магнитное поле северной доли направлено от Сатурна, а южное - к нему. [16] Доли разделены тонким слоем плазмы, называемым хвостовым токовым слоем . [13] Как и у Земли, хвост Сатурна представляет собой канал, по которому солнечная плазма попадает во внутренние области магнитосферы. [17] Подобно Юпитеру, хвост является каналом, по которому плазма внутреннего магнитосферного происхождения покидает магнитосферу. [17] Плазма, движущаяся из хвоста во внутреннюю магнитосферу, нагревается и образует ряд радиационных поясов . [12]

Магнитосферные регионы

[ редактировать ]
Строение магнитосферы Сатурна

Магнитосферу Сатурна часто делят на четыре области. [18] Самая внутренняя область, расположенная рядом с планетарными кольцами Сатурна , на расстоянии примерно 3 R с , имеет строго диполярное магнитное поле. Он в значительной степени лишен плазмы, которая поглощается кольцевыми частицами, хотя радиационные пояса Сатурна расположены в этой самой внутренней области как раз внутри и снаружи колец. [18] Вторая область между 3 и 6 R s содержит тор холодной плазмы и называется внутренней магнитосферой. Он содержит самую плотную плазму в системе Сатурна. Плазма в торе происходит от внутренних ледяных лун и особенно от Энцелада . [18] Магнитное поле в этой области также в основном диполярное. [19] Третья область лежит между 6 и 12–14 R с и называется динамическим и протяженным плазменным слоем . Магнитное поле в этой области растянутое и недиполярное. [18] тогда как плазма ограничена тонким экваториальным плазменным слоем . [19] Четвертая крайняя область расположена за 15 R с в высоких широтах и ​​продолжается до границы магнитопаузы. Он характеризуется низкой плотностью плазмы и переменным недиполярным магнитным полем, на которое сильно влияет солнечный ветер. [18]

Во внешних частях магнитосферы Сатурна за пределами примерно 15–20 Р с. [20] Магнитное поле вблизи экваториальной плоскости сильно растянуто и образует дискообразную структуру, называемую магнитодиском . [21] Диск продолжается до магнитопаузы на дневной стороне и переходит в хвост магнитосферы на ночной стороне. [22] Вблизи дневной стороны он может отсутствовать при сжатии магнитосферы солнечным ветром, что обычно происходит при расстоянии магнитопаузы меньше 23 R с . На ночной стороне и флангах магнитосферы всегда присутствует магнитодиск. [21] Магнитодиск Сатурна — гораздо меньший аналог магнитодиска Юпитера. [17]

Плазменный слой в магнитосфере Сатурна имеет чашеобразную форму, не встречающуюся ни в одной другой известной магнитосфере. Когда Кассини прибыл в 2004 году, в северном полушарии была зима. Измерения магнитного поля и плотности плазмы показали, что плазменный слой был искривлен и лежал к северу от экваториальной плоскости, напоминая гигантскую чашу. Такая форма была неожиданной. [21]

Динамика

[ редактировать ]
Изображение плазменного облака вокруг Сатурна (Кассини)

Процессы, управляющие магнитосферой Сатурна, аналогичны процессам, управляющим магнитосферой Земли и Юпитера. [23] Подобно тому, как в магнитосфере Юпитера преобладает совместное вращение плазмы и массовая нагрузка от Ио , так и в магнитосфере Сатурна доминирует совместное вращение плазмы и массовая нагрузка от Энцелада . Однако магнитосфера Сатурна гораздо меньше по размеру, а ее внутренняя область содержит слишком мало плазмы, чтобы серьезно раздуть ее и создать большой магнитодиск. [13] [примечание 2] Это означает, что на него гораздо сильнее влияет солнечный ветер и что, как и на магнитное поле Земли , на его динамику влияет воссоединение с ветром, подобное циклу Данжи . [13]

Еще одной отличительной особенностью магнитосферы Сатурна является высокое содержание нейтрального газа вокруг планеты. Как показали ультрафиолетовые наблюдения Кассини, планета окутана большим облаком из водорода , водяного пара и продуктов их диссоциации, таких как гидроксил , простирающимся на расстояние до 45 Rs от Сатурна. Во внутренней магнитосфере отношение нейтралов к ионам составляет около 60, а во внешней магнитосфере оно увеличивается, что означает, что весь объем магнитосферы заполнен относительно плотным слабоионизованным газом. Это отличается, например, от Юпитера или Земли, где ионы доминируют над нейтральным газом, и это имеет последствия для динамики магнитосферы. [24]

Источники и транспорт плазмы

[ редактировать ]

В составе плазмы внутренней магнитосферы Сатурна преобладают ионы группы воды: O + , Н 2 О + , ОЙ + и другие, ион гидроксония (H 3 O + ), НО2 + и О 2 + , [4] хотя протоны и азота (N ионы + ) тоже присутствуют. [25] [26] Основным источником воды является Энцелад, который выбрасывает 300–600 кг/с водяного пара из гейзеров вблизи своего южного полюса. [4] [27] Выделившаяся вода и гидроксильные (ОН) радикалы (продукт диссоциации воды) образуют вокруг орбиты Луны на расстоянии 4 R с довольно толстый тор с плотностью до 10 000 молекул на кубический сантиметр. [5] По крайней мере 100 кг/с этой воды в конечном итоге ионизируется и добавляется во вращающуюся вместе магнитосферную плазму. [5] Дополнительными источниками ионов группы воды являются кольца Сатурна и другие ледяные спутники. [27] Космический аппарат Кассини также наблюдал небольшое количество N. + ионы во внутренней магнитосфере, которые, вероятно, также происходят с Энцелада. [28]

Изображение Кассини кольцевого тока вокруг Сатурна, переносимого энергичными (20–50 кэВ) ионами.

Во внешних частях магнитосферы преобладающими ионами являются протоны, которые происходят либо из солнечного ветра, либо из ионосферы Сатурна. [29] Титан , который вращается близко к границе магнитопаузы со скоростью 20 Rs , не является значительным источником плазмы. [29] [30]

Относительно холодная плазма в самой внутренней области магнитосферы Сатурна, внутри 3 R s (около колец), состоит в основном из O + и О 2 + ионы. [25] Там ионы вместе с электронами образуют ионосферу, окружающую кольца Сатурна. [31]

Считается, что как для Юпитера, так и для Сатурна перенос плазмы из внутренней во внешнюю часть магнитосферы связан с взаимообменной нестабильностью. [25] [32] В случае Сатурна перезарядка облегчает передачу энергии от ранее горячих ионов к нейтральным газам во внутренней магнитосфере. [33] Затем трубки магнитного потока, загруженные этой новой холодной, богатой водой плазмой, обмениваются потоками с трубками магнитного потока, заполненными горячей плазмой, поступающей из внешней магнитосферы. [25] Нестабильность обусловлена ​​центробежной силой , действующей плазмой на магнитное поле. [18] Холодная плазма в конечном итоге удаляется из магнитосферы плазмоидами магнитного поля , образующимися при повторном соединении в хвосте магнитосферы. [32] Плазмоиды движутся по хвосту и покидают магнитосферу. [32] Считается, что процесс воссоединения или суббури находится под контролем солнечного ветра и крупнейшего спутника Сатурна Титана, который вращается вблизи внешней границы магнитосферы. [30]

В области магнитодиска, за пределами 6 Rs , плазма внутри вращающегося вместе листа оказывает значительную центробежную силу на магнитное поле, заставляя его растягиваться. [34] [примечание 3] Это взаимодействие создает ток в экваториальной плоскости, текущий по азимуту с вращением и простирающийся на расстояние до 20 R с от планеты. [35] Общая сила этого тока варьируется от 8 до 17 МА . [34] [35] Кольцевой ток в магнитосфере Сатурна сильно переменчив и зависит от давления солнечного ветра, причем тем сильнее, чем давление слабее. [35] Магнитный момент, связанный с этим током, незначительно (примерно на 10 нТл) депрессирует магнитное поле во внутренней магнитосфере, [36] хотя это увеличивает общий магнитный момент планеты и приводит к увеличению размера магнитосферы. [35]

Рассвет

[ редактировать ]
Северное сияние Сатурна в инфракрасном свете

Сатурн имеет яркие полярные сияния, которые наблюдались в ультрафиолетовом , видимом и ближнем инфракрасном свете. [37] Полярные сияния обычно выглядят как яркие сплошные круги (овалы), окружающие полюса планеты. [38] Широта авроральных овалов варьируется в пределах 70–80°; [8] среднее положение составляет 75 ± 1° , тогда как северное сияние ближе к полюсу примерно на 1,5°. южного сияния [39] [примечание 4] Время от времени полярные сияния могут принимать форму спирали, а не овала. В этом случае он начинается около полуночи на широте около 80°, затем его широта уменьшается до 70° и продолжается в утренний и дневной секторы (против часовой стрелки). [41] В сумеречном секторе широта аврорального сияния снова увеличивается, хотя, когда оно возвращается в ночной сектор, оно все еще имеет относительно низкую широту и не соединяется с более яркой утренней частью. [38]

Сатурн и его северные сияния (составное изображение). [42]

В отличие от Юпитера, главные авроральные овалы Сатурна не связаны с нарушением совместного вращения плазмы во внешних частях магнитосферы планеты. [8] Считается, что полярные сияния на Сатурне связаны с переподключением магнитного поля под влиянием Солнечного ветра (цикл Данжи). [13] который выводит восходящий ток (около 10 миллионов ампер ) из ионосферы и приводит к ускорению и выпадению энергичных (1–10 кэВ) электронов в полярную термосферу Сатурна. [43] Сатурнианские полярные сияния больше похожи на земные, где они также вызываются солнечным ветром. [38] Сами овалы соответствуют границам между открытыми и закрытыми силовыми линиями магнитного поля — так называемыми полярными шапками , которые, как полагают, находятся на расстоянии 10–15° от полюсов. [43]

Полярные сияния Сатурна весьма изменчивы. [38] Их расположение и яркость сильно зависят от давления Солнечного ветра : полярные сияния становятся ярче и приближаются к полюсам, когда давление Солнечного ветра увеличивается. [38] Наблюдаются яркие полярные сияния, вращающиеся с угловой скоростью 60–75% от скорости Сатурна. Время от времени в утреннем секторе главного овала или внутри него появляются яркие детали. [41] Средняя суммарная мощность, излучаемая полярными сияниями, составляет около 50 ГВт в дальнем ультрафиолете (80–170 нм) и 150–300 ГВт в ближнем инфракрасном (3–4 мкм — H 3 + выбросы) части спектра. [8]

Таймлапс северного Полярного сияния Сатурна

Километровое излучение Сатурна

[ редактировать ]
Спектр радиоизлучения Сатурна по сравнению со спектрами четырех других намагниченных планет.

Сатурн является источником довольно сильного низкочастотного радиоизлучения, называемого километровым излучением Сатурна (СКР). Частота СКР лежит в диапазоне 10–1300 кГц (длина волны несколько километров) с максимумом около 400 кГц. [7] Мощность этих выбросов сильно модулируется вращением планеты и коррелирует с изменениями давления солнечного ветра. Например, когда Сатурн был погружен в гигантский магнитосферный хвост Юпитера во время пролета «Вояджера-2» в 1981 году, мощность СКР сильно уменьшилась или даже полностью прекратилась. [7] [44] Считается, что километровое излучение генерируется циклотронной мазерной нестабильностью электронов, движущихся вдоль силовых линий магнитного поля, связанных с полярными сияниями Сатурна. [44] Таким образом, СКР связана с полярными сияниями вокруг полюсов планеты . Само излучение состоит из спектрально диффузных излучений, а также узкополосных тонов с шириной полосы до 200 Гц. В частотно-временной плоскости часто наблюдаются дугообразные особенности, как и в случае километрового излучения Юпитера. [44] Суммарная мощность СКР составляет около 1 ГВт. [7]

Модуляция радиоизлучения за счет вращения планет традиционно используется для определения периода вращения недр жидких планет-гигантов. [45] Однако в случае с Сатурном это кажется невозможным, поскольку период варьируется в пределах десяти лет. В 1980–1981 гг. периодичность радиоизлучений по измерениям «Вояджера-1» и «Вояджера-2» составляла 10 ч 39 мин 24 ± 7 с , что затем было принято за период вращения Сатурна. Ученые были удивлены, когда Галилей , а затем Кассини вернули другое значение — 10 часов 45 минут 45 ± 36 секунд . [45] Дальнейшие наблюдения показали, что период модуляции изменяется на целых 1% на характерном временном масштабе 20–30 дней с дополнительным долгосрочным трендом. Существует корреляция между периодом и скоростью солнечного ветра, однако причины этого изменения остаются загадкой. [45] Одна из причин может заключаться в том, что идеально аксиально-симметричное магнитное поле Сатурна не может обеспечить строгую коротацию магнитосферной плазмы, заставляя ее скользить относительно планеты. Отсутствие точной корреляции между периодом изменения SKR и вращением планеты делает практически невозможным определение истинного периода вращения Сатурна. [46]

Радиационные пояса

[ редактировать ]
Радиационные пояса Сатурна

Сатурн имеет относительно слабые радиационные пояса, поскольку энергичные частицы поглощаются спутниками и твердыми частицами, вращающимися вокруг планеты. [47] Самый плотный (основной) радиационный пояс расположен между внутренним краем газового тора Энцелада на расстоянии 3,5 R с и внешним краем Кольца А на расстоянии 2,3 R с . Он содержит протоны и релятивистские электроны с энергией от сотен килоэлектронвольт (кэВ) до десятков мегаэлектронвольт (МэВ) и, возможно, другие ионы. [48] За пределами 3,5 R с энергичные частицы поглощаются нейтральным газом, и их количество падает, хотя за пределами 6 R с снова появляются менее энергичные частицы с энергиями в пределах сотен кэВ — это те же самые частицы, которые вносят вклад в кольцевой ток. [примечание 3] [48] Электроны в главном поясе, вероятно, возникают во внешней магнитосфере или Солнечном ветре, откуда они переносятся путем диффузии и затем адиабатически нагреваются. [49] Однако энергичные протоны состоят из двух популяций частиц. Первая популяция с энергиями менее примерно 10 МэВ имеет то же происхождение, что и электроны. [48] а второй с максимальным потоком около 20 МэВ возникает в результате взаимодействия космических лучей с твердым материалом, присутствующим в системе Сатурна (так называемый процесс распада альбедо нейтрона космических лучей — CRAND). [49] Главный радиационный пояс Сатурна находится под сильным влиянием возмущений межпланетного солнечного ветра. [48]

Самая внутренняя область магнитосферы вблизи колец обычно лишена энергичных ионов и электронов, поскольку они поглощаются кольцевыми частицами. [48] Однако у Сатурна есть второй радиационный пояс, открытый Кассини в 2004 году и расположенный внутри самого внутреннего кольца D. [47] Этот пояс, вероятно, состоит из энергичных заряженных частиц, образовавшихся в процессе CRAND, или из ионизированных энергичных нейтральных атомов, поступающих из главного радиационного пояса. [48]

Радиационные пояса Сатурна, как правило, намного слабее поясов Юпитера и не излучают большого количества микроволнового излучения (с частотой в несколько гигагерц). Оценки показывают, что их дециметровое радиоизлучение (ДИМ) будет невозможно обнаружить с Земли. [50] Тем не менее частицы высокой энергии вызывают выветривание поверхностей ледяных спутников и выбрасывают с них воду, водные продукты и кислород. [49]

Взаимодействие с кольцами и лунами

[ редактировать ]
См. Также: Спутники Сатурна.
Составное изображение в искусственных цветах, показывающее сияние полярных сияний, проносящихся примерно на 1000 километров от вершин облаков южной полярной области Сатурна.

Обильное население твердых тел, вращающихся вокруг Сатурна, включая спутники, а также кольцевые частицы, оказывает сильное влияние на магнитосферу Сатурна. Плазма в магнитосфере вращается вместе с планетой, постоянно сталкиваясь с ведомыми полушариями медленно движущихся лун. [51] В то время как кольцевые частицы и большинство лун лишь пассивно поглощают плазму и энергичные заряженные частицы, три луны – Энцелад, Диона и Титан – являются важными источниками новой плазмы. [52] [53] Поглощение энергичных электронов и ионов проявляется в заметных разрывах радиационных поясов Сатурна вблизи орбит Луны, тогда как плотные кольца Сатурна устраняют все энергичные электроны и ионы ближе 2,2 R S , создавая зону низкой радиации в окрестностях Луны. планета. [48] Поглощение вращающейся вместе плазмы луной нарушает магнитное поле в ее пустом следе — поле притягивается к луне, создавая область более сильного магнитного поля в ближнем следе. [51]

Три упомянутых выше спутника добавляют новую плазму в магнитосферу. Безусловно, самым сильным источником является Энцелад, который выбрасывает фонтан водяного пара, углекислого газа и азота через трещины в районе своего южного полюса. [27] Часть этого газа ионизируется горячими электронами и солнечным ультрафиолетовым излучением и добавляется в поток совращающейся плазмы. [52] Когда-то Титан считался основным источником плазмы в магнитосфере Сатурна, особенно азота. Новые данные, полученные Кассини в 2004–2008 годах, установили, что он все-таки не является значительным источником азота. [29] он все еще может давать значительные количества водорода (из-за диссоциации метана хотя ). [54] Диона — третья луна, производящая больше новой плазмы, чем поглощает. Масса плазмы, создаваемой вблизи него (около 6 г/с), составляет примерно 1/300 массы вблизи Энцелада. [53] Однако даже такое низкое значение нельзя объяснить только распылением его ледяной поверхности энергичными частицами, что может указывать на то, что Диона эндогенно активна, как Энцелад. Спутники, создающие новую плазму, замедляют движение вращающейся вместе с ними плазмы в окрестностях, что приводит к скоплению силовых линий магнитного поля перед ними и ослаблению поля в их следах — поле обволакивает их. [55] Это противоположно тому, что наблюдается для поглощающих плазму спутников.

Плазма и энергетические частицы, присутствующие в магнитосфере Сатурна, при поглощении кольцевыми частицами и спутниками вызывают радиолиз водяного льда. Ее продукция включает озон , перекись водорода и молекулярный кислород . [56] Первый из них был обнаружен на поверхности Реи и Дионы, а второй, как полагают, отвечает за крутые спектральные наклоны отражательной способности лун в ультрафиолетовой области. [56] Кислород, образующийся в результате радиолиза, образует разреженную атмосферу вокруг колец и ледяных лун. Кольцевая атмосфера была впервые обнаружена Кассини в 2004 году. [57] Часть кислорода ионизируется, создавая небольшую популяцию O 2 + ионы в магнитосфере. [56] Влияние магнитосферы Сатурна на его спутники более тонкое, чем влияние Юпитера на его спутники. В последнем случае магнитосфера содержит значительное количество ионов серы, которые при имплантации в поверхность создают характерные спектральные характеристики. В случае с Сатурном уровни радиации намного ниже, а плазма состоит в основном из водных продуктов, которые при имплантации неотличимы от уже присутствующего льда. [56]

Разведка

[ редактировать ]
Основная статья: Исследование Сатурна

По состоянию на 2014 год магнитосфера Сатурна непосредственно исследовалась четырьмя космическими аппаратами. Первой миссией по изучению магнитосферы стал «Пионер-11» в сентябре 1979 года. «Пионер-11» обнаружил магнитное поле и провел некоторые измерения параметров плазмы. [2] В ноябре 1980 г. и августе 1981 г. зонды «Вояджер 1–2» исследовали магнитосферу с использованием усовершенствованного набора инструментов. [2] По траекториям пролета они измерили планетарное магнитное поле, состав и плотность плазмы, энергию и пространственное распределение частиц высоких энергий, плазменные волны и радиоизлучение. Космический корабль Кассини был запущен в 1997 году и прибыл в 2004 году, выполнив первые измерения за более чем два десятилетия. Космический корабль продолжал предоставлять информацию о магнитном поле и параметрах плазмы сатурнианской магнитосферы до ее преднамеренного разрушения 15 сентября 2017 года.

В 1990-х годах космический корабль «Улисс» провел обширные измерения километрического излучения Сатурна (СКР). [7] которое невозможно наблюдать с Земли из-за поглощения в ионосфере . [58] СКР достаточно мощный, чтобы его можно было обнаружить с космического корабля на расстоянии нескольких астрономических единиц от планеты. Улисс обнаружил, что период СКР варьируется на целых 1% и поэтому не связан напрямую с периодом вращения недр Сатурна. [7]

Примечания

[ редактировать ]
  1. ^ Подсолнечная точка — это никогда не фиксированная точка на планете, в которой Солнце появляется прямо над головой.
  2. ^ На дневной стороне заметный магнитодиск формируется только тогда, когда давление солнечного ветра низкое, а размер магнитосферы превышает примерно 23 R с . Однако когда магнитосфера сжимается солнечным ветром, дневной магнитодиск довольно мал. С другой стороны, в утреннем секторе магнитосферы дисковая конфигурация присутствует постоянно. [21]
  3. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Вклад силы градиента теплового давления плазмы также может быть существенным. [35] Кроме того, важный вклад в кольцевой ток вносят энергичные ионы с энергией более примерно 10 кэВ. [35]
  4. ^ Разница между южными и северными полярными сияниями связана со смещением внутреннего магнитного диполя в северное полушарие — магнитное поле в северном полушарии несколько сильнее, чем в южном. [39] [40]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Рассел , 1993, с. 694
  2. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и ж г Беленькая , 2006, стр. 1145–46.
  3. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Блан , 2005, с. 238
  4. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Ситтлер , 2008, стр. 4, 16–17.
  5. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Токар , 2006 г.
  6. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Гомбоси , 2009, с. 206, таблица 9.1
  7. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и ж Зарка , 2005, с. 378–379
  8. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д Бхардвадж , 2000, стр. 328–333.
  9. ^ Смит , 1959 г.
  10. ^ Браун , 1975.
  11. ^ Кивельсон , 2005, с. 2077
  12. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и ж Рассел , 1993, стр. 717–718.
  13. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и Кивельсон , 2005, стр. 303–313.
  14. ^ Рассел , 1993, с. 709, Таблица 4
  15. ^ Гомбоси , 2009, с. 247
  16. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Рассел , 1993, стр. 690–692.
  17. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Гомбоси , 2009, стр. 206–209
  18. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и ж Прочее , 2008, стр. 10–15.
  19. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Прочее , 2008, стр. 6–9.
  20. ^ Маук , 2009, стр. 317–318
  21. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д Гомбоси , 2009, стр. 211–212
  22. ^ Гомбоси , 2009, стр. 231–234
  23. ^ Блан , 2005, стр. 264–273.
  24. ^ Маук , 2009, стр. 282–283
  25. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д Молодой , 2005 г.
  26. ^ Смит , 2008 г.
  27. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Гомбоси , 2009, стр. 216–219
  28. ^ Смит , 2008, стр. 1–2.
  29. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Гомбоси , 2009, стр. 219–220
  30. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Рассел , 2008, с. 1
  31. ^ Гомбоси , 2009, стр. 206, 215–216
  32. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Гомбоси , 2009, стр. 237–240
  33. ^ Зонтаг , 2021 г.
  34. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Банс , 2008, стр. 1–2.
  35. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и ж Гомбоси , 2009, стр. 225–231
  36. ^ Банс , 2008, с. 20
  37. ^ Курт , 2009, стр. 334–342.
  38. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и Кларк , 2005 г.
  39. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Николс , 2009 г.
  40. ^ Гомбоси , 2009, стр. 209–211
  41. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Курт , 2009, стр. 335–336.
  42. ^ «Хаббл наблюдает энергичное световое шоу на северном полюсе Сатурна» . www.spacetelescope.org . Проверено 30 августа 2018 г.
  43. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Коули , 2008, стр. 2627–2628.
  44. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Курт , 2009, стр. 341–348.
  45. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Зарка , 2007 г.
  46. ^ Гернетт , 2005, с. 1256
  47. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Другие , 2008, стр. 11–12.
  48. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и ж г Гомбоси , 2009, стр. 221–225
  49. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Параникас , 2008 г.
  50. ^ Зарка , 2005, стр. 384–385
  51. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Маук , 2009, стр. 290–293
  52. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Маук , 2009, стр. 286–289
  53. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Лейснер , 2007 г.
  54. ^ Маук , 2009, стр. 283–284, 286–287
  55. ^ Маук , 2009, стр. 293–296
  56. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д Маук , 2009, стр. 285–286
  57. ^ Джонсон , 2008, стр. 393–394.
  58. ^ Зарка , 2005, с. 372

Библиография

[ редактировать ]

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Magnetosphere_of_Saturn&oldid=1214280742"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 88a2e064b570b9957fd5c281180e711c__1710722040
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/88/1c/88a2e064b570b9957fd5c281180e711c.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Magnetosphere of Saturn - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)