Saturnus stora vita fläck (Great White Spot): stormar, kemi och observationer
Upptäck Saturnus stora vita fläck — kraftfulla stormar, atmosfärisk kemi (fosfin, acetylen, ammoniak) och Cassinis observationer av temperatur- och molnförändringar.
Den stora vita fläcken, även känd som Great White Oval, på Saturnus är ett namn som ges till stormar som är tillräckligt stora för att kunna ses med teleskop från jorden. Fläckarna verkar vara vita, och namnet baserades på Jupiters stora röda fläck. Fläckarna kan vara flera tusen kilometer breda. För närvarande har ett stort band av vita moln som kallas Northern Electrostatic Disturbance (på grund av en ökning av radio- och plasmainterferens) täckt Saturnus sedan 2010, och Cassinis orbiter följer stormen. Cassinis information visar en förlust av acetylen i de vita molnen, en ökning av fosfin och en ovanlig temperatursänkning i stormens centrum. I april 2011 hade stormen ett andra utbrott. Forskarna tror att de vita fläckarna består av ammoniakis som pressas upp av varmare gas genom toppen av planetens moln.
Vad är en "stor vit fläck"?
En stor vit fläck (Great White Spot, GWS) är en mycket kraftig, långväga konvektiv storm i Saturnus atmosfär som blir synlig som ett vitt molnområde i planetens molnhölje. Till skillnad från Jupiters långlivade stora röda fläck är dessa händelser vanligtvis kortlivade i jämförelse (men kan ändå pågå i flera månader) och uppträder episodiskt i en skala som gör dem synliga för amatörteleskop från jorden.
Historiska observationer och återkommande cykel
Stora vita fläckar har observerats vid flera tillfällen under de senaste seklerna. Kända utbrott inträffade exempelvis omkring 1876, 1903, 1933, 1960, 1990 och 2010–2011. Fenomenet verkar uppträda ungefär en gång per Saturnus år (ungefär 29,5 jordår), ofta nära årstidsövergångar som ekvinoxer, vilket tyder på att solinstrålning och säsongsfaktorer påverkar deras uppkomst.
Observationer — amatörer och rymdsonder
- Amatörteleskop från jorden kan regelmässigt detektera stora vita fläckar när de blir tillräckligt utbredda.
- Rymdsonder, framför allt Cassinis orbiter, har gett detaljerade data om struktur, dynamik och kemi i dessa stormar. Cassini använde instrument som kameror, spektrometrar och radio- och plasmavågsinstrument (RPWS) för att mäta optiska, infraröda och radiovågsignaler.
- Lightning och starka radioutbrott (så kallade Saturn Electrostatic Discharges, SEDs) har associerats med GWS, vilket vittnar om kraftig konvektion och elektrisk aktivitet.
Kemi och termisk struktur
Observationerna visar att stormerna förändrar både den synliga kemin och temperaturfördelningen i Saturnus atmosfär:
- En minskning av acetylen (C2H2) har noterats i de upplysta, vita molnen — troligen på grund av vertikal transport och kemiska omvandlingar när djupare material förflyttas uppåt.
- En ökning av fosfin (PH3) har observerats i samband med stormen, vilket indikerar att material från djupare, varmare lager når högre nivåer där det normalt inte skulle finnas i så stora mängder.
- Temperaturmätningar från infraröda instrument visade ofta en lokal temperatursänkning i stormens centrum, vilket kan bero på uppstignande, expanderande gas som kyls när den når högre höjd.
Fysiken bakom stormarna
Stora vita fläckar tros ha sin grund i kraftig konvektion som drivs av värme och kondensationsprocesser i planetens djupare atmosfär. Några centrala punkter:
- Djupare lager där vatten och andra kondensabla gaser finns kan värmas upp och stiga, vilket skapar kraftiga uppåtriktade strömmar.
- När uppstigande gas kyls kondensar ämnen såsom vatten och ammoniak och bildar höga, reflekterande iskristallmoln — vilket ger det vita utseendet.
- Vertikal omblandning förklarar varför gaser som fosfin blir mer framträdande högre upp än normalt.
Cassini-observationerna 2010–2011
Cassini följde ett stort utbrott som började i december 2010 i Saturnus norra hemisfär. Några viktiga fynd:
- Stormen expanderade snabbt och bildade ett långt vitt band som omslöt stora delar av planeten i berörd latitud.
- RPWS registrerade ökad radioaktivitet (elektrostatisk störning), vilket ledde till beteckningen Northern Electrostatic Disturbance.
- Spektroskopiska mätningar (bl.a. från VIMS och CIRS) visade de kemiska förändringarna: tapp av acetylen, höjd fosfin och kylning i stormens mitt.
- Stormens dynamik skapade efterföljande mörka ovala strukturer och förändrade lokala vindmönster.
Varför är fenomenet viktigt?
Studiet av stora vita fläckar ger insikt i djupare processer i gasjätteatmosfärer: hur energi transporteras vertikalt, hur moln bildas och hur kemisk sammansättning förändras under kraftig uppåtriktad omblandning. Det hjälper också att jämföra atmosfäriska processer mellan olika planeter (t.ex. Saturnus vs Jupiter), och ger värdefulla data för atmosfäriska modeller som kan tillämpas på exoplaneter.
Sammanfattning
De stora vita fläckarna på Saturnus är mäktiga, konvektiva stormar som syns från jorden och som sedan 2010 följts noggrant av Cassini. De består sannolikt av ammoniakis och material från djupare lager som pressas upp av varmare gas. Observationer visar förändrad kemi (t.ex. minskad acetylen, ökad fosfin) och ovanliga temperaturmönster — allt tecken på intensiv vertikal omblandning i Saturnus atmosfär.
Saturnus stora vita fläck.
Förekomst
Dessa fläckar inträffar vart 28,5:e jordår. Detta är solståndet när Saturnus norra halvklot lutar mest mot solen. Följande är en lista över registrerade observationer; år med fläckar som ingår i cykeln är 1876, 1903, 1933, 1960 och 1990.
- 1876 - Sedd av Asaph Hall. Han använde de vita fläckarna för att beräkna planetens rotationsperiod.
- 1903 - Sedd av Edward Barnard.
- 1933 - Sedd av Will Hay, komisk skådespelare och amatörastronom.
- 1960 - Sedd av J.H. Botham (Sydafrika).
- 1990 - Sedd av Stuart Wilber, från den 24 september till november.
- 1994 - Sett från jorden och Hubble-rumsteleskopet.
- 2006 - Observerad av Erick Bondoux och Jean-Luc Dauvergne.
- 2010 - Första gången observerad av Anthony Wesley.
Varför det inte fanns några platser registrerade före 1876 är ett mysterium. Det är som när den stora röda fläcken inte observerades under 1700-talet och början av 1800-talet. Den stora vita fläcken från 1876 var mycket stor och kunde ses även med små teleskop. Var den tidigare registreringen helt enkelt dålig, eller var 1876 års GWS verkligen en premiär för teleskopernas era? Vissa anser att inget av dessa scenarier är troligt.
Mark Kidger har beskrivit tre viktiga mönster för Great White Spot:
- De stora vita fläckarna växlar mellan olika latituder. Den ena ses i den nordliga tempererade zonen (NTZ) eller högre, och den andra endast i den ekvatoriala zonen (EZ). Till exempel var den stora vita fläcken 1960 i NTZ och 1990 i EZ.
- De stora vita prickarna i NTZ förekommer med kortare intervall än de stora vita prickarna i EZ (vart 27:e år jämfört med vart 30:e år).
- NTZ-vitmärkena är mycket svårare att se än EZ-märkena.
Kidger förutspår att nästa stora vita fläck kommer att inträffa i NTZ 2016 och att den förmodligen kommer att vara mindre spektakulär än den stora vita fläcken från 1990.
Egenskaper
En "klassisk" stor vit prick är en spektakulär händelse. Mycket ljusa vita stormar lyser upp Saturnus vanligtvis tråkiga atmosfär. Alla de större har inträffat på planetens norra halvklot. De börjar vanligen som separata "fläckar", men blir sedan snabbt större i längdled, som de stora vita fläckarna 1933 och 1990 gjorde. År 1990 växte den stora vita fläcken till att cirkla runt hela planeten...
Frågor och svar
F: Vad är den vitfläckiga hackspetten?
S: Den stora vita fläcken är en storm på Saturnus som är tillräckligt stor för att kunna ses med teleskop från jorden.
F: Varför kallas den för den stora vita fläcken?
S: Den kallas Stora vita fläcken eftersom fläckarna ser ut att vara vita och namnet baserades på Jupiters Stora röda fläck.
F: Hur breda kan fläckarna vara?
S: Fläckarna kan vara flera tusen kilometer breda.
F: Vad är den nordliga elektrostatiska störningen?
S: Den nordliga elektrostatiska störningen är ett stort band av vita moln som har täckt Saturnus sedan 2010 och som orsakar en ökning av radio- och plasmastörningar.
F: Vad spårar Cassini orbiter?
S: Cassinis omloppsbana spårar den nordliga elektrostatiska störningen.
F: Vad har Cassini-informationen avslöjat om de vita molnen?
S: Cassini-informationen visar en förlust av acetylen i de vita molnen, en ökning av fosfin och ett ovanligt temperaturfall i stormens centrum.
F: Vad tror forskarna att de vita fläckarna är gjorda av?
S: Forskarna tror att de vita fläckarna består av ammoniakis som pressas upp av varmare gas genom toppen av planetens moln.
Sök