Ученые, изучающие данные космического корабля НАСА Кассини и космического телескопа Хаббла, обнаружили, что полярные сияния Сатурна ведут себя не так, как считают ученые в течение последних 25 лет.
Исследователи, возглавляемые Джоном Кларком из Бостонского университета, обнаружили, что полярные сияния, которые долгое время считались крестом между Землей и Юпитером, в корне не похожи на те, что наблюдаются на любой из двух других планет. В группу, анализирующую данные Кассини, входят доктор Фрэнк Крири, научный сотрудник Юго-западного научно-исследовательского института в Сан-Антонио, штат Техас, и доктор Уильям Курт, исследователь из Университета Айовы, штат Айова-Сити.
Хаббл снимал ультрафиолетовые снимки сияний Сатурна в течение нескольких недель, в то время как научный прибор радио и плазменных волн Кассини регистрировал увеличение радиоизлучения из тех же регионов, а плазменный спектрометр и магнитометр Кассини измеряли интенсивность сияния с помощью давления солнечной энергии. ветер. Эти наборы измерений были объединены, чтобы получить самое точное представление о сияниях Сатурна и роли солнечного ветра в их генерации. Результаты будут опубликованы 17 февраля в журнале Nature.
Результаты показывают, что полярные сияния Сатурна меняются изо дня в день, как и на Земле, перемещаясь в одни дни и оставаясь неподвижными в другие. Но по сравнению с Землей, где драматическое сияние сияний длится всего около 10 минут, Сатурн может длиться несколько дней.
Наблюдения также показывают, что магнитное поле Солнца и солнечный ветер могут играть гораздо большую роль в сияниях Сатурна, чем предполагалось ранее. Изображения Хаббла показывают, что сияния иногда остаются неподвижными, когда планета вращается внизу, как на Земле, но также показывают, что сияния иногда движутся вместе с Сатурном, когда он вращается вокруг своей оси, как на Юпитере. Это различие говорит о том, что полярные сияния Сатурна неожиданно движутся магнитным полем Солнца и солнечного ветра, а не направлением магнитного поля солнечного ветра.
«Полярные сияния Земли и Сатурна приводятся в действие ударными волнами солнечного ветра и индуцированными электрическими полями», - сказал Крири. «Одним большим сюрпризом было то, что магнитное поле, встроенное в солнечный ветер, играет меньшую роль в Сатурне».
На Земле, когда магнитное поле солнечного ветра направлено на юг (противоположно направлению магнитного поля Земли), магнитные поля частично исчезают, а магнитосфера «открыта». Это позволяет давлению солнечного ветра и электрическим полям влиять на полярное сияние. Если магнитное поле солнечного ветра не направлено на юг, магнитосфера «закрыта», и давление солнечного ветра и электрические поля не могут попасть внутрь. «Рядом с Сатурном мы видели магнитное поле солнечного ветра, которое никогда не было сильно севером или югом. Направление магнитного поля солнечного ветра не оказало большого влияния на сияние. Несмотря на это, давление солнечного ветра и электрическое поле все еще сильно влияли на авроральную активность », - добавил Кэри. При взгляде из космоса полярное сияние появляется в виде энергетического кольца, окружающего полярный регион планеты. Авроральные проявления возникают, когда заряженные частицы в космосе взаимодействуют с магнитосферой планеты и попадают в верхние слои атмосферы. Столкновения с атомами и молекулами производят вспышки лучистой энергии в форме света. Радиоволны генерируются электронами, когда они падают на планету.
Команда заметила, что, хотя полярные сияния Сатурна имеют общие характеристики с другими планетами, они принципиально не похожи ни на Землю, ни на Юпитер. Когда сияния Сатурна становятся ярче и, следовательно, мощнее, кольцо энергии, окружающее полюс, сжимается в диаметре. В Сатурне, в отличие от двух других планет, полярные сияния становятся ярче на дневной и ночной границе планеты, где также усиливаются магнитные бури. В определенное время авроральное кольцо Сатурна больше похоже на спираль, его концы не связаны, когда магнитная буря окружает полюс.
Новые результаты показывают некоторое сходство между полярными сияниями Сатурна и Земли: кажется, что радиоволны связаны с самыми яркими пятнами сияний. «Мы знаем, что на Земле подобные радиоволны исходят от ярких дуг полярных сияний, и то же самое похоже на правду в Сатурне», - сказал Курт. «Это сходство говорит нам о том, что в самых маленьких масштабах физика, которая генерирует эти радиоволны, подобна той, что происходит на Земле, несмотря на различия в расположении и поведении полярных сияний».
Теперь, когда Кассини находится на орбите вокруг Сатурна, команда сможет более прямо взглянуть на то, как генерируются полярные сияния на планете. Затем они исследуют, как магнитное поле Солнца может питать полярные сияния Сатурна, и узнают больше деталей о том, какую роль может играть солнечный ветер. Понимание магнитосферы Сатурна является одной из главных научных целей миссии Кассини.
Последние изображения и информацию о миссии Кассини-Гюйгенс можно найти на сайтах http://saturn.jpl.nasa.gov и http://www.nasa.gov/cassini.
Миссия Кассини-Гюйгенс является совместной миссией НАСА, Европейского космического агентства и Итальянского космического агентства. Лаборатория реактивного движения, подразделение Калифорнийского технологического института в Пасадене, руководит миссией Управления космических наук НАСА, Вашингтон, округ Колумбия.
Первоисточник: пресс-релиз НАСА / JPL
