Отслеживание скорости вращения твёрдых миров вроде Земли и Марса — относительно простая задача. Наблюдателям требуется просто измерить время, которое требуется для того, чтобы определённый участок поверхности снова вернулся в поле зрения.
Однако когда дело касается газовых гигантов вроде Юпитера и Сатурна, измерение скорости вращения становится настоящей проблемой для учёных, так как обе эти планеты не просто не имеют твёрдых поверхностей, но и покрыты толстым слоем облаков.
Сатурн вообще озадачил исследователей, когда они, наблюдая за ним с помощью космических зондов, обнаружили, что различные части этого шара из водорода и гелия вращаются с разной скоростью, в то время как его ось вращения и магнитный полюс выровнены.
Метод, разработанный доктором Равит Хеллед (Ravit Helled) из университета Тель-Авива, предполагает новое определение периода вращения Сатурна и даёт новые представления о внутренней структуре планеты, её погодных условиях и формировании.
Метод основан на измерениях гравитационного поля планеты с учётом уникальной особенности: сатурнианская ось восток-запад короче, чем ось север-юг.
В соответствии с новыми данными, сутки на Сатурне длятся 10 часов 32 минуты и 44 секунды. Когда исследователи применили метод Хеллед к Юпитеру, их результаты соответствовали данным, полученным в ходе обычных измерений (9 часов 55 минут), что подтвердило последовательность и точность метода.
"В течение последних двух десятилетий стандартным периодом вращения Сатурна считалось 10 часов, 39 минут и 22,5 секунды. Эта информация была получена благодаря наблюдениям аппаратов "Вояджер-1" и "Вояджер-2" в 1980-е годы, – рассказывает доктор Хеллед. – Но когда космический аппарат "Кассини" достиг Сатурна 30 лет спустя, в начале 2000-х, период вращения в результате его измерений оказался на 8 минут дольше: 10 часов 47 минут. Причём данные изменялись каждый раз с новыми наблюдениями аппарата. Именно тогда учёные поняли, что период вращения Сатурна не может быть выведен благодаря наблюдениям за колебаниями радиотехнических измерений излучения, связанных с магнитным полем планеты".
С тех самых пор вопрос о периоде вращения Сатурна оставался открытым, хотя последние несколько лет и предпринималось несколько теоретических попыток вывести правильное и точное значение. Израильские специалисты основывались на информации о форме, гравитационном поле, массе и физических свойствах планеты, чтобы получить свой результат.
"Мы не можем полностью понять внутреннюю структуру Сатурна без точного знания его периода вращения, так как масса ядра планеты и масса тяжёлых элементов, составляющих её (в том числе каменных пород и воды) зависят от периода вращения планеты, – поясняет Хеллед. – Знание состава Сатурна, в свою очередь, предоставит нам информацию о процессе формирования планет-гигантов в целом и о физических и химических свойствах солнечной туманности, из которой некогда сформировалась Солнечная система".
Исследователи подчёркивают, что период вращения планеты-гиганта является фундаментальным физическим свойством, и его значение влияет на многие аспекты физики планет – в том числе на их внутреннюю структуру и динамику атмосферы. Израильтяне надеются применить свой метод для изучения и других газообразных планет в Солнечной системе, например, Урана и Нептуна. Новая методика в будущем может также применяться и для изучения газообразных планет, обращающихся вокруг далёких звёзд.
В 2017 году, перед завершением миссии, аппарат Cassini вновь приблизится к Сатурну и прозондирует гравитационное поле планеты. Авторы исследования надеются, что им удастся обнаружить наклон поля. Тогда учёные смогут измерить период вращения Сатурна также, как некогда измерили период вращения Юпитера.
Научная статья была опубликована в издании Nature.
