Saturnuksen suuri valkoinen täplä – selitys, syyt ja havainnot
Suuri valkoinen täplä, joka tunnetaan myös nimellä Suuri valkoinen soikio Saturnuksella, on nimitys planeetan ajoittain esiintyville valtaville myrskyille. Nimi tulee siitä, että alueet näyttävät kirkkaan valkoisilta ja ovat helposti havaittavissa myös pienemmillä teleskoopeilla: niitä voi nähdä kaukoputkella Maasta käsin. Suuret valkoiset täplät eroavat Jupiterin pitkäikäisestä Suuresta punaise n täplästä siten, että Saturnuksen täplät ovat tilapäisempiä — ne voivat kuitenkin kasvaa useiden tuhansien kilometrien levyisiksi ja joskus kiertää planeetan ympäri muodostaen laajoja kaistaleita.
Mikä aiheuttaa suuret valkoiset täplät?
Nykyisen käsityksen mukaan täplät syntyvät voimakkaan konvektiivisen kohoamisen seurauksena. Syvemmistä, lämpimämmistä kaasukerroksista nouseva kaasu työntää mukanaan ammoniakkijään ja muita jäähiukkasia planeetan ylemmille pilvitasoille. Kun nämä aineet jäähtyvät ja tiivistyvät, niistä muodostuu kirkkaan valkoisia pilviä, jotka näkyvät kauas. Myrskyjen syntyyn vaikuttavat myös Saturnuksen pitkät vuodenajat, sisäinen lämpö ja vaakasuorat tuulivyöhykkeet.
Havaintohistoria ja esiintyvyys
Suuret valkoiset täplät tunnetaan havaintoihin perustuen jo 1800-luvulta lähtien, ja niiden esiintyvyys näyttää liittyvän Saturnuksen pitkään kiertoaikaan ja vuodenaikaisiin vaihteluihin. Suuri valkoinen täplä esiintyy maapallon vuosien välein toistuvina tapahtumina (keskimäärin noin kerran Saturnuksen vuoden — ~30 maanvuoden — aikana), mutta täsmällinen ajoitus ja sijainti voivat vaihdella. Useimmat tapahtumat havaitaan niin ammattitutkijoiden teleskoopeilla kuin harrastajataivastokuvaajiltakin.
Cassini-löydöt 2010–2011
Vuoden 2010 lopulla alkaneen ja pitkään jatkuneen suuren myrskyn seuranta toi paljon uutta tietoa. Tällä hetkellä Saturnusta on vuodesta 2010 lähtien peittänyt suuri valkoisten pilvien kaistale, jota tutkijat ovat yhdistäneet radio- ja plasmahäiriöiden lisääntymiseen pohjoisilla leveysasteilla. Cassini-radan kiertoradalla oleva Cassini-robotti seurasi myrskyä tiiviisti ja kirjasi useita merkittäviä muutoksia:
- Cassinin spektrometrit havaitsivat asetyleenin pitoisuuden vähenemistä myrskyn alueella, mikä viittaa voimakkaisiin kemiallisiin ja fotokemiallisiin prosesseihin pilvissä ja niiden yläpuolella.
- Samanaikaisesti fosfiinin pitoisuus lisääntyi paikallisesti, mikä kertoo aineiden kulkeutumisesta syvemmältä ilmakehästä ylläpitoalueille.
- Myrskyn keskellä mitattiin epätavallinen lämpötilan lasku, mikä voidaan selittää voimakkaalla kohoavalla ilmavirtauksella ja adiaattisella jäähdytyksellä.
- Myrskyn yhteydessä rekisteröitiin runsaasti radiohäiriöitä eli niin sanottuja Saturn Electrostatic Discharges -purkauksia, jotka liittyvät voimakkaaseen salaman toimintaan planeetan ilmakehässä.
Huhtikuussa 2011 myrskyssä tapahtui toinen purkaus, ja tapahtumasarja muokkasi pitkäksi aikaa Saturnuksen pilvikuviota ja paikallisia tuulia.
Miten suuret valkoiset täplät vaikuttavat Saturnuksen ilmakehään?
Suuret myrskyt paljastavat paljon planeetan sisäisistä ja ylemmän ilmakehän prosesseista. Ne kuljettavat syvemmän ilmakehän kaasuja ylöspäin, muuttavat kemiallista koostumusta ja voivat muokata paikallisia tuulia ja lämpötilajakaumia. Samalla ne tarjoavat luonnollisen laboratorion, jossa tutkijat voivat havainnoida kaasujättiläisen konvektiivista toimintaa ja vertailla sitä muihin kaasujättiläisiin.
Miten myrskyjä voi havaita itse?
Vaikka monet yksityiskohdat selviävät parhaiten avaruusluotainten avulla, kirkkaat ja laajat valkoiset täplät ovat havaittavissa myös hyvälaatuisilla harrastelteleskoopeilla. Värisuodattimien ja digikuvauksen avulla amatöörikuvaajat ja -harrastajat ovat usein ensimmäisiä, jotka huomaavat uudet purkaukset ennen kuin avaruusluotaimet reagoivat.
Yhteenvetona: Saturnuksen suuret valkoiset täplät ovat voimakkaita konvektiivisia myrskyjä, joissa syvemmästä kaasukerroksesta nouseva lämpimämpi kaasu muodostaa kirkkaan ammoniakkipitoisen pilvikerroksen. Niiden tutkimus tarjoaa arvokasta tietoa planeetan ilmakehästä, kemiallisista prosesseista ja dynaamisesta käyttäytymisestä.
Saturnuksen suuri valkoinen piste.
Esiintyminen
Pilkut tapahtuvat 28,5 maapallon vuoden välein. Tämä on auringonseisaus, jolloin Saturnuksen pohjoinen pallonpuolisko kallistuu eniten kohti Aurinkoa. Seuraavassa on luettelo kirjatuista havainnoista; vuodet, jolloin täpliä on havaittu sykliin kuuluvina, ovat 1876, 1903, 1933, 1960 ja 1990.
- 1876 - Asaph Hallin näkemä. Hän käytti valkoisia täpliä laskeakseen planeetan kiertoajan.
- 1903 - Edward Barnardin näkemä.
- 1933 - Will Hay, koomikkonäyttelijä ja harrastajatähtitieteilijä.
- 1960 - J.H. Botham (Etelä-Afrikka).
- 1990 - Stuart Wilber, 24. syyskuuta - marraskuu.
- 1994 - Maasta ja Hubble-avaruusteleskoopista nähtynä.
- 2006 - Erick Bondoux ja Jean-Luc Dauvergne havaitsivat.
- 2010 - Anthony Wesley havaitsi ensimmäisen kerran.
On mysteeri, miksi ennen vuotta 1876 ei ole kirjattu yhtään paikkaa. Se on samanlainen kuin tauko suuren punaisen pilkun havainnoissa 1700-luvulla ja 1800-luvun alussa. Vuoden 1876 Suuri Valkoinen Pilkku oli hyvin suuri, ja se oli nähtävissä jopa pienillä kaukoputkilla. Oliko aiemmat havainnot yksinkertaisesti huonoja, vai oliko vuoden 1876 GWS todella ensimmäinen kaukoputkien aikakaudella? Joidenkin mielestä kumpikaan skenaario ei ole todennäköinen.
Mark Kidger on kuvaillut kolme tärkeää Great White Spot -kuviota:
- Suuret valkoiset täplät vuorottelevat leveysasteilla. Yksi näkyy pohjoisella lauhkealla vyöhykkeellä (NTZ) tai ylempänä ja toinen vain päiväntasaajan vyöhykkeellä (EZ). Esimerkiksi vuonna 1960 suuri valkoinen täplä oli NTZ-alueella ja vuonna 1990 EZ-alueella.
- NTZ:n suuret valkoiset täplät esiintyvät lyhyemmin väliajoin kuin EZ:n suuret valkoiset täplät (27 vuoden välein ja 30 vuoden välein).
- NTZ Great White Spots on paljon vaikeampi nähdä kuin EZ-spotit.
Kidger ennustaa, että seuraava suuri valkopilkku tapahtuu NTZ-alueella vuonna 2016, ja siitä tulee todennäköisesti vähemmän näyttävä kuin vuoden 1990 suuri valkopilkku.
Ominaisuudet
"Klassinen" Great White Spot on näyttävä tapahtuma. Erittäin kirkkaat valkoiset myrskyt valaisevat Saturnuksen yleensä tylsää ilmakehää. Kaikki suurimmat niistä ovat tapahtuneet planeetan pohjoisella pallonpuoliskolla. Ne alkavat yleensä erillisinä "pilkkuina", mutta kasvavat sitten nopeasti pituussuunnassa, kuten vuosien 1933 ja 1990 suuret valkoiset pilkut. Vuonna 1990 Suuri Valkoinen Pilkku kasvoi kiertämään koko planeettaa.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on isovalkopilkku?
V: Suuri valkoinen täplä on Saturnuksen päällä oleva myrsky, joka on tarpeeksi suuri, jotta se voidaan nähdä kaukoputkella Maasta käsin.
K: Miksi sitä kutsutaan Suureksi valkoiseksi täpläksi?
V: Sitä kutsutaan Suureksi valkoiseksi täpläksi, koska täplät näyttävät valkoisilta ja nimi perustuu Jupiterin Suureen punaiseen täplässä.
K: Kuinka leveitä täplät voivat olla?
V: Täplät voivat olla useita tuhansia kilometrejä leveitä.
K: Mikä on pohjoinen sähköstaattinen häiriö?
V: Pohjoinen sähköstaattinen häiriö on suuri valkoisten pilvien kaistale, joka on peittänyt Saturnuksen vuodesta 2010 lähtien ja joka aiheuttaa radio- ja plasmahäiriöiden lisääntymistä.
K: Mitä Cassini-kiertoradalla seurataan?
V: Cassini-kiertoradalla seurataan pohjoista sähköstaattista häiriötä.
K: Mitä Cassinin tiedot ovat paljastaneet valkoisista pilvistä?
V: Cassini-tiedot osoittavat asetyleenin häviämisen valkoisissa pilvissä, fosfiinin lisääntymisen ja epätavallisen lämpötilan laskun myrskyn keskellä.
K: Mistä tutkijat uskovat valkoisten pilvien koostuvan?
V: Tutkijat uskovat, että valkoiset täplät ovat peräisin ammoniakkijäästä, jota lämpimämpi kaasu työntää ylös planeetan pilvien yläosien läpi.
