Большое белое пятно , также известное как Большой белый овал (названное по аналогии с Большим красным пятном Юпитера ), представляет собой серию периодических штормов на планете Сатурн , которые достаточно велики, чтобы быть видимыми с Земли в телескоп по их характерному белому виду. Пятна могут быть в ширину несколько тысяч километров.
Орбитальный аппарат «Кассини» смог отследить случай бури 2010–2011 годов [1], также известной как Северное электростатическое возмущение из-за увеличения радио- и плазменных помех, или Великая весенняя буря [2] .
Данные Кассини выявили потерю ацетилена в белых облаках, увеличение фосфина и необычное падение температуры в центре шторма. [3] После того, как видимые проявления шторма стихли, в 2012 году из двух слившихся горячих точек произошел «выброс» тепла и этилена . [2] [4]
Это явление имеет периодичность с интервалом в 28,5 лет, когда северное полушарие Сатурна наклонено больше всего к Солнцу. Обычно это происходит во время солнечной долготы около 90-180°, только GWS 2010 года опередило свое время вскоре после равноденствия . Ниже приведен список зарегистрированных наблюдений. Шесть событий признаны Большими Белыми Пятнами. [5]
Экваториальный (от 1,8° с.ш. до 9,8° с.ш.) [5]
Средние широты
Полярный
Средние по размеру синоптические штормы иногда связаны с GWS. Например, шторм 1994 года, изученный наземными наблюдателями и космическим телескопом Хаббл . [7] Этот шторм находился на 9,4° с. ш. и, вероятно, связан с GWS 1990 года. До 2010 года штормы GWS в «переулке штормов» происходили в средних широтах южного полушария (2002–2010 гг. на 36,2° ю. ш.; ширина 1,5°). Эти штормы появлялись эпизодами. Первые три в начале 2004 года, конце 2004 года ( шторм дракона ) и начале 2006 года (наблюдаемые Эриком Бонду и Жаном-Люком Довернем [8] ) длились пару месяцев. Эпизод, начавшийся в конце 2007 года и длившийся первую половину 2008 года, был продолжительным эпизодом. С начала 2009 года штормы непрерывно извергались в южном полушарии «штормовой аллее» до извержения GWS 2010 в северном полушарии. Во время пролета Voyager 2 в 1981 году аналогичная «штормовая аллея» наблюдалась в северном полушарии (33,5°N–38°N) в положении GWS 1903 и 2010 годов. [5]
До сих пор не было обнаружено ни одного южного GWS. Это может быть связано с наблюдательной ошибкой в видимости южного полушария. В ближайшем будущем между 2025 и 2038 годами южное полушарие Сатурна будет видно, что даст наблюдателям возможность наблюдать южное GWS. Если такое южное GWS существует и ведет себя подобно большинству северных GWS, следующее GWS может произойти после 12 мая 2032 года, когда южный полюс Сатурна будет максимально наклонен к Солнцу. [5]
То, что до 1876 года ничего не было зарегистрировано, является загадкой, в некотором роде похожей на длительный перерыв в наблюдениях Большого Красного Пятна в 18-м и начале 19-го веков; Большое Белое Пятно (БП) 1876 года было чрезвычайно заметным, будучи видимым в апертуре размером всего 60 мм. Неизвестно, были ли более ранние записи просто плохими, или же БП 1876 года было действительно первым в телескопическую эпоху. Некоторые полагают, что ни один из сценариев не является вероятным. [ необходимо разъяснение ] [9]
В 1992 году Марк Киджер описал три значимых модели GWS:
На основании этих очевидных закономерностей в 1992 году Киджер предсказал (неверно, учитывая шторм 2010–2011 годов), что следующее глобальное штормовое событие произойдет в Северной умеренной зоне в 2016 году и, вероятно, будет менее впечатляющим, чем глобальное штормовое событие 1990 года. [10]
Большое белое пятно обычно начинается как отдельные «пятна», но затем быстро расширяется по долготе , как это сделали GWS 1933 и 1990 годов; фактически, последний в конечном итоге удлинился достаточно, чтобы охватить планету. [11] Штормы обычно образуют сложную «голову», которая увеличивается в размерах в течение нескольких дней, достигая размеров более 10 000 км. Эта голова создает след , который окружает планету, создавая шторм планетарного масштаба. GWS 1990 и 2010 годов действительно поднялись на 40-50 км над окружающими облаками и были более отражающими. Эта высокая отражательная способность предполагает, что частицы в шторме покрыты пресноводным льдом. [5]
Хотя компьютерное моделирование к началу 1990-х годов предполагало, что эти массивные атмосферные подъемы были вызваны тепловой нестабильностью, [12] в 2015 году два ученых-планетолога из Калифорнийского технологического института предложили более подробный механизм. [13] Теория заключается в том, что по мере того, как верхняя атмосфера Сатурна подвергается сезонному охлаждению, она сначала становится менее плотной, поскольку более тяжелая вода выпадает в виде дождя, проходит минимум плотности, а затем становится более плотной, поскольку оставшийся водород и гелий продолжают остывать. Газы верхнего слоя с низкой плотностью, как правило, подавляют конвекцию , но верхние слои с высокой плотностью нестабильны и вызывают грозу, когда они прорываются в нижние слои. Теория заключается в том, что штормы значительно задерживаются с зимнего солнцестояния из-за времени, которое требуется для охлаждения очень большой атмосферы. Команда предполагает, что подобные штормы не наблюдаются на Юпитере, потому что эта планета содержит меньше водяного пара в своей верхней атмосфере.
Голова шторма GWS 2010 года, вероятно, состояла из 55% аммиака , 22% водяного льда и 23% гидросульфида аммония . Водяной лед доставляется мощными конвекциями, берущими начало примерно в 200 км в глубине атмосферы Сатурна. [14] GWS 2010 года также имел повышенный уровень молний. Он имел 10 электростатических разрядов Сатурна (SED) в секунду, в то время как синоптические штормы на Сатурне имели несколько SED в секунду. [5]
Кольца Сатурна закрывают вид на северное полушарие с Земли во время зимнего солнцестояния, поэтому исторические данные о GWS в этот сезон недоступны, [15] но космический зонд Cassini смог наблюдать всю планету с тех пор, как он прибыл вскоре после зимнего солнцестояния в 2004 году. [16]
