Электростатические разряды Сатурна
Электростатические разряды Сатурна (также называемые SED) — это явления атмосферных молний во время конвективных погодных штормов на Сатурне , которые производят высокочастотное (ВЧ) радиоизлучение (1–40 МГц). земные световые явления на Земле Для сравнения, происходят в радиодиапазоне очень низких частот (ОНЧ), между 3 Гц и 30 кГц. Это делает сигналы SED как минимум в 10 000 раз сильнее. [ 1 ] Впервые обнаруженный в ходе миссии НАСА «Вояджер-1», научное сообщество получило дальнейшее понимание благодаря следующим миссиям «Вояджер-2» и «Кассини» в сочетании с методами наземного наблюдения и сбора данных.
Зарядка частиц во время гроз на Земле наиболее эффективна при температуре от 248 до 263 К. На Сатурне это происходит на высоте 8-10 бар или 200 км ниже вершин облаков. И освещение на Земле, и СЭД, вероятно, имеют схожий механизм зарядки в водяных облаках около уровня замерзания. Вспышки на Сатурне имеют суммарную энергию около 10 12-13 Джоулей и обычно длится 70 миллисекунд . инсульты обычно длятся 100 микросекунд На Сатурне . Грозы на Сатурне могут длиться дни или даже месяцы, но штормы могут и отсутствовать годами. Один SED освещает область облаков диаметром около 200 км. [ 2 ]
Вояджер
[ редактировать ]Электростатические разряды на Сатурне были впервые зарегистрированы миссией «Вояджер-1» , когда он проходил вблизи Сатурна в ноябре 1980 года. Этот термин впоследствии был придуман Уорвиком и др. в апреле 1981 года в журнале «Планетарные радиоастрономические наблюдения» с «Вояджера-1» вблизи Сатурна. [ 3 ] Первоначально было неясно, связаны ли эти SED со штормами в атмосфере планеты или они возникли в ее кольцах. Эванс и др. предположили, что они произошли от спутника, расположенного внутри кольца B Сатурна , что также было предполагаемой причиной обнаруженной узкой особенности. [ 4 ] Это было оспорено в 1983 году Кайзером и др., которые утверждали, что затмение, вызванное планетой, длилось слишком долго, чтобы SED могли возникнуть в кольцах. [ 2 ] [ 5 ]
Кассини
[ редактировать ]
Когда миссия Кассини достигла Сатурна в 2004 году, наблюдения SED и оптических бурь наконец были напрямую связаны. Это произошло, когда МКС Кассини сфотографировала Шторм Дракона , который был обнаружен с помощью произведенных ею SED, а затем проверен оптически. Было обнаружено, что это и другие белые грозовые облака ярче в сочетании с более высокой скоростью SED. [ 6 ] [ 7 ] Шторм Дракона может простираться на расстояние более 2000 миль и расположен на планетоцентрической широте 35° южной широты. Этот регион планеты называется «штормовой аллеей», поскольку с 2002 по 2010 год вся штормовая активность на Сатурне была сосредоточена здесь, в полосе 1,5°. Штормы ЮВП перешли из «штормовой аллеи» южного полушария перед равноденствием в августе 2009 года в большое белое пятно. 2010 года в северном полушарии. Большое белое пятно 2010 года связано с более высокой частотой вспышек — 10 SED в секунду. [ 2 ]
Во время миссии Кассини также было обнаружено, что SED можно обнаружить над горизонтом. Это явление, известное как загоризонтные события, стало возможным благодаря ранее упомянутой комбинации радио- и оптических наблюдений. Предполагается, что это происходит, когда радиоволны SED временно задерживаются под ионосферой Сатурна.
Наземные наблюдения
[ редактировать ]Первые достоверные наземные обнаружения СЭД произошли в Украине в январе/феврале 2006 года. В это время шторм СЭД Е длился примерно месяц. Наземная группа использовала радиотелескоп УТР-2 , а данные были объединены с информацией в реальном времени от Кассини. Эти усилия были облегчены высокой интенсивностью SED, возникшей во время месячного шторма SED E. Этот процесс повторился в ноябре 2007 года во время восьмимесячного шторма F и привел к высокой степени совпадения между UTR-2 и Кассини. [ 8 ]
В то же время, что и шторм Е, астрономы-любители начали наблюдать за штормами Сатурна. Шторм E, наблюдаемый Кассини, был первым продолжительным штормом SED, когда Сатурн находился далеко от солнечного соединения , что делало его высоко в небе для наземных наблюдателей. На снимках, сделанных любителями, штормы SED легко различимы и проявляются в виде ярких белых пятен. [ 1 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Фишер, Г.; Дюдина, ЮА; Курт, WS; Гернетт, округ Колумбия; Зарка, П.; Барри, Т.; Делькруа, М.; Иди, К.; Пич, Д. (21 ноября 2011 г.), Обзор наблюдений молний на Сатурне , arXiv : 1111.4919
- ^ Перейти обратно: а б с Санчес-Лавега, Агустин; Фишер, Георг; Ли, Ченг; Гарсиа-Мелендо, Энрике; дель Рио-Газтелуррутия, Тереза (24 января 2024 г.), Влажные конвективные бури на Сатурне , arXiv : 2401.13294 , получено 8 мая 2024 г.
- ^ Уорик, JW; Пирс, Дж. Б.; Эванс, ДР; Карр, Т.Д.; Шойбле, Дж. Дж.; Александр, Дж. К.; Кайзер, ML; Деш, доктор медицины; Педерсен, М.; Лекашо, А.; Дейн, Г.; Бойшо, А.; Барроу, Швейцария (10 апреля 1981 г.). «Планетарные радиоастрономические наблюдения с космического корабля «Вояджер-1» вблизи Сатурна» . Наука . 212 (4491): 239–243. дои : 10.1126/science.212.4491.239 . hdl : 2060/19820006164 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 17783837 .
- ^ Эванс, ДР; Ромиг, Дж. Х.; Хорд, CW; Симмонс, Кентукки; Уорик, JW; Лейн, Алабама (сентябрь 1982 г.). «Источник электростатических разрядов Сатурна» . Природа . 299 (5880): 236–237. дои : 10.1038/299236a0 . ISSN 1476-4687 .
- ^ Кайзер, ML; Коннерни, JEP; Деш, доктор медицины (май 1983 г.). «Атмосферная буря, объяснение сатурнианских электростатических разрядов» . Природа . 303 (5912): 50–53. дои : 10.1038/303050a0 . ISSN 1476-4687 .
- ^ Дюдина Ульяна А.; Ингерсолл, Эндрю П.; Эвальд, Шон П.; Порко, Кэролайн С.; Фишер, Георг; Курт, Уильям; Деш, Майкл; Дель Дженио, Энтони; Барбара, Джон; Ферье, Джозеф (1 октября 2007 г.). «Грозы на Сатурне, наблюдаемые Кассини МКС и RPWS в 2004–2006 годах» . Икар . Миссия по глубокому столкновению с кометой 9P/Темпель 1, часть 2. 190 (2): 545–555. дои : 10.1016/j.icarus.2007.03.035 . ISSN 0019-1035 .
- ^ Фишер, Г.; Гернетт, округ Колумбия; Лекашо, А.; Мейчер, В.; Курт, WS (декабрь 2007 г.). «Измерения поляризации электростатических разрядов Сатурна с помощью Cassini / RPWS на частоте ниже 2 МГц» . Журнал геофизических исследований: Космическая физика . 112 (А12). дои : 10.1029/2007JA012592 . ISSN 0148-0227 .
- ^ Захаренко В.; Милостна, Ц.; Коноваленко А.; Зарка, П.; Фишер, Г.; Грисмайер, Ж.-М.; Литвиненко Г.; Ракер, Х.; Сидорчук М.; Рябов Б.; Ваврив Д.; Рябов В.; Чеккони, Б.; Коффр, А.; Денис, Л. (01 февраля 2012 г.). «Наземные и космические наблюдения молниеносной активности на Сатурне» . Планетарная и космическая наука . Поверхности, атмосферы и магнитосферы внешних планет, их спутников и кольцевых систем: Часть VII. 61 (1): 53–59. дои : 10.1016/j.pss.2011.07.021 . ISSN 0032-0633 .