Cassini muestra corrientes en chorro de corte transversal saturno
Una corriente en chorro particularmente fuerte agita a través del hemisferio norte de Saturno , nave espacial Cassini de la NASA. Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech / SSI
25 de junio 2012
Chorros turbulentos, las regiones donde los vientos soplan más rápido que en otros lugares, batir este y el oeste a través de Saturno. Los científicos han estado tratando de entender por años el mecanismo que impulsa estas estructuras onduladas en la atmósfera de Saturno y la fuente de donde los jets derivan su energía.
En un nuevo estudio que aparece en la edición de junio de la revista Icarus, los científicos utilizaron imágenes recogidas durante varios años por la nave espacial Cassini de la NASA para descubrir que el calor desde el interior de los poderes planetarios las corrientes en chorro. La condensación de agua de calentamiento interno de Saturno llevó a diferencias de temperatura en la atmósfera. Las diferencias de temperatura creados remolinos, o perturbaciones del aire que se mueven hacia atrás y adelante en la misma latitud, y los remolinos, a su vez, aceleran las corrientes de chorro como engranajes de accionamiento de una cinta transportadora giratoria.
Esta figura se examina una corriente en chorro particularmente fuerte y los remolinos que impulsan a través de la atmósfera del hemisferio norte de Saturno. Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech / SSI
Una teoría compitiendo había asumido que la energía para las diferencias de temperatura llegó desde el sol. Así es como funciona en la atmósfera de la Tierra.
"Sabemos que las atmósferas de planetas como Saturno y Júpiter pueden obtener su energía a partir de los dos únicos lugares:. El sol o el calor interno El reto ha sido dar con maneras de utilizar los datos para que podamos ver la diferencia", dijo Tony Del Genio del Instituto Goddard de Estudios Espaciales, Nueva York, el autor principal del estudio y miembro del equipo de imágenes de Cassini.
El nuevo estudio fue posible en parte debido a que Cassini ha estado en órbita alrededor de Saturno el tiempo suficiente para obtener el gran número de observaciones necesarias para ver patrones sutiles emergen de las variaciones día a día en el clima. "Entender lo que impulsa la meteorología en Saturno, y en general en los planetas gaseosos, ha sido uno de nuestros objetivos cardinales desde el inicio de la misión Cassini", dijo Carolyn Porco, líder del equipo de imágenes, con base en el Space Science Institute, Boulder, Colo . "Es muy gratificante ver que finalmente estamos llegando a comprender los procesos atmosféricos que hacen que la Tierra similar, y también diferente de otros planetas."
En lugar de tener una fina atmósfera y de la superficie-y-líquido sólido como la Tierra, Saturno es un gigante gaseoso cuya atmósfera profunda es en capas con múltiples capas de nubes a gran altura. Una serie de corrientes en chorro rebanada a través de la cara de Saturno visible para el ojo humano y también a altitudes detectables a los filtros de infrarrojo cercano de las cámaras de Cassini. Mientras que la mayoría golpe hacia el este, hacia el oeste, algunas golpe. Las corrientes en chorro se producen en Saturno en lugares donde la temperatura varía significativamente de una latitud a otra.
Gracias a los filtros de las cámaras de la Cassini, que se pueden ver cerca de la luz infrarroja reflejada al espacio, los científicos han observado el proceso de chorro de Saturno por primera vez en dos diferentes altitudes bajas. Una vista filtrada muestra la parte superior de la troposfera, la capa alta de la atmósfera, donde Cassini ve brumas espesas, de gran altura y donde el calentamiento por el sol es fuerte. Vistas a través de otras imágenes de la captura de filtro más abajo, en la parte superior de las nubes de hielo de amoníaco, donde la calefacción solar es débil, pero más cerca de donde se origina el clima. Aquí es donde el agua se condensa y hace que las nubes y la lluvia.
En el nuevo estudio, que es un seguimiento de los resultados publicados en 2007, los autores utilizaron el software automatizado de seguimiento de la nube para analizar los movimientos y las velocidades de las nubes observadas en cientos de imágenes de la Cassini desde 2005 hasta 2012.
"Con nuestro algoritmo de seguimiento mejorado, hemos sido capaces de extraer casi 120.000 vectores de viento de 560 imágenes, que nos da una visión sin precedentes del flujo del viento de Saturno en dos alturas independientes a nivel mundial", dijo el co-autor y del equipo de imagen asociado John Barbara, también en el Instituto Goddard de Estudios Espaciales. Los resultados del equipo proporcionan una prueba observacional de los modelos existentes que los científicos usan para estudiar los mecanismos que impulsan las corrientes en chorro.
Al ver por primera vez cómo estos remolinos aceleran las corrientes en chorro en dos alturas diferentes, los científicos encontraron los remolinos eran débiles en las zonas altas, donde los investigadores anteriores habían encontrado que la mayor parte del calentamiento del sol se produce. Los remolinos eran más fuertes más profundo en la atmósfera. Por lo tanto, los autores pudieron descontar calentamiento del sol y deducir el contrario, que el calor interno del planeta está en última instancia conduce a la aceleración de las corrientes en chorro, no del sol. El mecanismo que más se ajustaba a las observaciones implicaría el calor interno del planeta remover vapor de agua del interior de Saturno. Ese vapor de agua condensa en algunos lugares como se levanta el aire y libera calor, ya que hace las nubes y la lluvia. Este calor proporciona la energía para crear los remolinos que impulsan las corrientes de chorro.
En realidad no se observó la condensación de agua, la mayor parte de ese proceso se produce en altitudes más bajas que no son visibles a la Cassini. Pero la condensación en las tormentas de latitud media ocurre en Saturno y la Tierra. Las tormentas en la Tierra - los centros de baja y alta presión en los mapas del tiempo - son impulsados principalmente por el calentamiento del sol y no se producen principalmente debido a la condensación de agua, dijo Del Genio. En Saturno, la calefacción de condensación es el principal motor de las tormentas, y el calentamiento del sol no es importante.
Imágenes de una de las corrientes en chorro más fuertes y una figura de papel se puede encontrar en , y .
La misión Cassini-Huygens es un proyecto cooperativo de la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Italiana. El Jet Propulsion Laboratory, una división del Instituto de Tecnología de California en Pasadena, dirige la misión Cassini-Huygens para la Dirección de Misiones Científicas de la NASA, Washington. El orbitador Cassini y sus dos cámaras de a bordo fueron diseñadas, desarrolladas y ensambladas en el JPL. El equipo de imagen tiene su base en el Instituto de Ciencia Espacial en Boulder, Colorado