เครดิตรูปภาพ: NASA
เมื่อยานอวกาศ Voyager บีบตัวผ่านดาวเสาร์ในปี 1980/81 พวกเขาจับจ้องที่เส้นศูนย์สูตรของดาวเคราะห์ที่ล้อมรอบด้วยความเร็วที่ 1,700 กิโลเมตรต่อชั่วโมง แม้ว่าลมเส้นศูนย์สูตรจะชะลอตัวลงเจ็ตส์อื่น ๆ ที่อยู่ห่างจากเส้นศูนย์สูตรยังคงเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่าเดิม สิ่งนี้ทำให้นักดาราศาสตร์เชื่อว่าการชะลอตัวมีส่วนเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของฤดูกาลบนดาวเสาร์
ดาวเสาร์ซึ่งเป็นหนึ่งในดาวเคราะห์ที่มีลมแรงที่สุดเมื่อเร็ว ๆ นี้ได้มีการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศอย่างไม่คาดคิด: ลมของเส้นศูนย์สูตรของมันได้ลดลงอย่างรวดเร็วจาก 1,700 กม. / ชม. ในช่วงการบินยานอวกาศรอบโลกในปี 1980-81 2545. การชะลอตัวของสายลมนี้ถูกตรวจพบโดยทีมนักวิทยาศาสตร์ชาวสเปน - อเมริกันรวมถึง Richard French แห่ง Wellesley College ในแมสซาชูเซตส์ซึ่งรายงานการค้นพบของพวกเขาในวารสาร Nature ฉบับวันที่ 5 มิถุนายน (5 มิถุนายน 2546 ฉบับที่ 423, หน้า 623-625)
นักวิทยาศาสตร์ (A. Sanchez-Lavega, S. Perez-Hoyos, JF Rojas, และ R. Hueso จาก Universidad Pais Vasco ใน Bilbao, สเปนและฝรั่งเศสจากการใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (HST) ), วัดการเคลื่อนที่ของลักษณะเมฆและระบบพายุบนดาวเคราะห์ยักษ์ที่ถูกล้อมรอบ
“ หนึ่งในความลึกลับที่สำคัญในวิทยาศาสตร์บรรยากาศคือสาเหตุที่ดาวเคราะห์ขนาดใหญ่อย่างจูปิเตอร์และดาวเสาร์ - ดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ที่ประกอบด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียมเป็นส่วนใหญ่ - มีรูปแบบสลับกันของลมตะวันออก - ตะวันตก “ ต่างจากลมบนดาวเคราะห์โลกเช่นโลกซึ่งขับเคลื่อนโดยแสงอาทิตย์เป็นหลักลมบนดาวเคราะห์ยักษ์มีแหล่งพลังงานเพิ่มเติมในความร้อนที่หนีจากการตกแต่งภายในที่ลึกล้ำ แม้ว่าความแข็งแกร่งของความร้อนภายในนี้เป็นเพียงส่วนหนึ่งของแสงอาทิตย์บนโลกลมของดาวเคราะห์ยักษ์นั้นรุนแรงกว่าลมบนพื้นโลกถึงสิบเท่า”
บทบาทของแหล่งพลังงานภายในเหล่านี้ในการรักษาลมแรงเหล่านี้ไว้ในดาวเคราะห์ยักษ์และเข้าใจว่าทำไมความเร็วสูงสุดถึงเส้นศูนย์สูตรจึงเป็นความท้าทายที่สำคัญต่อทฤษฎีการเคลื่อนที่ของบรรยากาศในดาวเคราะห์และดวงดาว
ขณะนี้มีคำอธิบายที่แตกต่างกันสองประการสำหรับระบบเจ็ตส์บนดาวเคราะห์ยักษ์ ในช่วงสุดขั้วหนึ่งลมแรงคิดว่าจะแผ่ลึกเข้าไปในส่วนลึกของดาวเคราะห์โดยการแตะความร้อนที่ปล่อยออกมาจากดาวเคราะห์เพื่อขับเคลื่อนการเคลื่อนไหว อีกด้านหนึ่งการไหลเวียนของบรรยากาศเป็นแบบจำลองบนดาวเคราะห์โลกซึ่งขับเคลื่อนด้วยความร้อนจากแสงอาทิตย์ที่สะสมอยู่ในชั้นบรรยากาศชั้นบนตื้น คำอธิบายทั้งสองมีข้อบกพร่องที่สำคัญและไม่สามารถอธิบายถึงเส้นศูนย์สูตรลมแรง
วิธีหนึ่งในการทดสอบแบบจำลองเหล่านี้คือการวิเคราะห์พฤติกรรมระยะยาวของลมโดยการวัดความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของปริมาณแสงแดดเนื่องจากผลกระทบตามฤดูกาลหรืออิทธิพลอื่น ๆ การศึกษาก่อนหน้าแสดงให้เห็นว่าลมของดาวพฤหัสบดีค่อนข้างเสถียรและไม่ไวต่อการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาล แต่ไม่ค่อยมีใครรู้จักดาวเสาร์ซึ่งมีลักษณะเมฆที่ถูกปิดเสียงนั้นยากต่อการวัด
ด้วยการใช้ความสามารถความละเอียดสูงของกล้อง Wide Field Planetary บน HST ทีมสเปน - อเมริกาสามารถติดตามองค์ประกอบคลาวด์ที่เพียงพอในดาวเสาร์เพื่อวัดความเร็วลมในช่วงละติจูดที่กว้าง เส้นศูนย์สูตรของโลกในปี 1996-2001 นั้นมีความแรงเพียงครึ่งเดียวของที่พบในปี 1980-81 เมื่อยานอวกาศ Voyager เดินทางมาเยี่ยมโลก ในทางตรงกันข้ามเครื่องบินลมแรงที่อยู่ห่างจากเส้นศูนย์สูตรยังคงมีเสถียรภาพและแสดงความสมมาตรซีกครึ่งหนึ่งที่ไม่พบในดาวพฤหัส
พฤติกรรมที่แตกต่างกันของลมของดาวเสาร์อาจมีคำอธิบายง่ายๆนักวิทยาศาสตร์ตั้งข้อสังเกต วัฏจักรตามฤดูกาลที่ยาวนานในชั้นบรรยากาศของดาวเสาร์ (หนึ่งปีของดาวเสาร์อยู่ที่ประมาณสามสิบปีบนพื้นโลก) และการเกิดเส้นศูนย์สูตรของวงโคจรรอบเส้นศูนย์สูตรของโลกอาจทำให้เกิดการชะลอตัวของสายลมเส้นศูนย์สูตร แทนที่จะถูกผูกติดอยู่กับส่วนลึกของดาวเสาร์ซึ่งขับเคลื่อนด้วยความร้อนภายในเป็นหลักลมเส้นศูนย์สูตรอาจเป็นส่วนหนึ่งของปรากฏการณ์พื้นผิวที่ตื้นและได้รับผลกระทบจากความแปรปรวนของฤดูกาลในแสงแดด ในความเป็นจริงภูมิภาคเส้นศูนย์สูตรของดาวเสาร์เป็นที่ตั้งของระบบพายุขนาดยักษ์เช่นที่เห็นในปี 2533 และ 2537 พายุเหล่านี้อาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางพลวัตที่แข็งแกร่งซึ่งอาจส่งผลให้เกิดการอ่อนตัวของเส้นศูนย์สูตร
ความเป็นไปได้อีกอย่างหนึ่งก็คือลมที่วัดโดยทีมอยู่ที่ระดับความสูงที่สูงกว่าซึ่งลมมีแนวโน้มลดลง ในบทความเรื่องธรรมชาติทีมงานสังเกตว่าลมที่ไม่ใช่เส้นศูนย์สูตรของดาวเสาร์ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงในช่วงเวลานี้ซึ่งคล้ายกับดาวพฤหัสบดีในแง่นี้ซึ่งบอกเป็นนัยว่าลมเหล่านี้อาจหยั่งรากลึกมากขึ้น
การสำรวจ HST ใหม่โดยทีมงานชาวสเปน - อเมริกันได้รับการวางแผนสำหรับสิ้นปีนี้ ข้อมูลใหม่และการถ่ายภาพความละเอียดสูงที่จะได้รับจากภารกิจวงโคจรของนาซ่า - อีเอสเอแคสสินีซึ่งคาดว่าจะมาถึงดาวเสาร์ในกลางปี 2547 จะช่วยให้พวกเขาและนักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ ได้เรียนรู้ว่า ของวัฏจักรฤดูกาลของดาวเสาร์ ไม่ว่าในกรณีใดบันทึกฝรั่งเศส“ ผลลัพธ์เหล่านี้จะเป็นการทดสอบที่สำคัญของความเข้าใจทางทฤษฎีของเราเกี่ยวกับลมบนดาวเคราะห์ยักษ์”
แหล่งที่มาดั้งเดิม: ข่าวของ Wellesley College
