Jokainen aurinkokunnan planeetta kestää tietyn ajan päästäkseen yhden kiertoradan Auringon ympäri. Täällä maan päällä tämä ajanjakso kestää 365,25 päivää – ajanjaksoa, jota kutsumme vuodeksi. Mitä tulee muihin planeetoihin, käytämme tätä mittausta luonnehtimaan niiden kiertoratajaksoja. Ja olemme havainneet, että monilla näistä planeetoista, riippuen niiden etäisyydestä Auringosta, vuosi voi kestää hyvin pitkän ajan!
Ajatellaanpa Saturnusta, joka kiertää Aurinkoa noin 9,5 AU:n etäisyydellä – eli yhdeksän ja puoli kertaa Maan ja Auringon välinen etäisyys. Tästä johtuen sen nopeus Auringon ympäri on myös huomattavasti hitaampi. Tämän seurauksena yksi vuosi Saturnuksella kestää keskimäärin noin kaksikymmentäyhdeksän ja puoli vuotta. Ja sinä aikana planeetan sääjärjestelmissä tapahtuu mielenkiintoisia muutoksia.
Kiertojakso:
Saturnus kiertää Aurinkoa keskimäärin 1,429 miljardin kilometrin (887,9 miljoonan mailia; 9,5549 AU) etäisyydellä (puolipääakseli). Koska sen kiertorata on elliptinen – epäkeskeisyydellä 0,05555 – sen etäisyys Auringosta vaihtelee 1,35 miljardista kilometristä (838,8 miljoonaa mailia; 9,024 AU) lähimmältä (perihelion) 1,509 miljardiin kilometriin (937,6 miljoonaa mailia; 10,086 AU) kauimpana (aphelion).
Kaavio, joka näyttää ulompien aurinkoplaneettojen kiertoradat. Saturnuksen kiertorata on esitetty keltaisella. Luotto: NASA
Keskimääräisellä kiertoradalla 9,69 km/s Saturnuksella kestää 29 457 maavuotta (tai 10 759 maapäivää) yhden kierroksen suorittamiseen Auringon ympäri. Toisin sanoen vuosi Saturnuksella kestää noin 29,5 vuotta täällä maan päällä. Saturnuksen pyöriminen akselinsa ympäri kestää kuitenkin myös hieman yli 10 ja puoli tuntia (10 tuntia 33 minuuttia). Tämä tarkoittaa, että yksi vuosi Saturnuksella kestää noin 24 491 Saturnuksen aurinkopäivää.
Tästä syystä se, mitä voimme nähdä Saturnuksen renkaista Maasta, muuttuu ajan myötä. Osalla kiertoradansa Saturnuksen renkaat näkyvät leveimmästä kohdastaan. Mutta kun se jatkaa kiertoradallaan Auringon ympäri, Saturnuksen renkaiden kulma pienenee, kunnes ne katoavat kokonaan meidän näkökulmastamme. Tämä johtuu siitä, että näemme heidät eturintamassa. Muutaman vuoden kuluttua kulmamme paranee ja näemme jälleen kauniin rengasjärjestelmän.
Orbitaalin kaltevuus ja aksiaalinen kallistus:
Toinen mielenkiintoinen asia Saturnuksessa on se, että sen akseli on kallistettu pois ekliptiikan tasosta. Pohjimmiltaan sen kiertorata on kalteva 2,48° suhteessa Maan ratatasoon. Sen akseli on myös kallistunut 26,73° suhteessa Auringon ekliptiikkaan, mikä on samanlainen kuin Maan 23,5° kallistus. Tämän seurauksena Saturnus käy Maan tapaan läpi vuodenaikojen vaihteluita kiertoradansa aikana.
R. G. French (Wellesley College) et ai., NASA, ESA ja Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
Kausivaihtelut:
Puolella kiertoradastaan Saturnuksen pohjoinen pallonpuolisko vastaanottaa enemmän Auringon säteilyä kuin eteläinen pallonpuolisko. Toisella puoliskolla sen kiertoradalla tilanne on päinvastainen, sillä eteläinen pallonpuolisko saa enemmän auringonvaloa kuin pohjoinen pallonpuolisko. Tämä luo myrskyjärjestelmiä, jotka muuttuvat dramaattisesti riippuen siitä, missä kiertoradansa osassa Saturnus on.
Osavaltioiden osalta tuulet yläilmakehässä voivat saavuttaa jopa 5oo metriä sekunnissa (1 600 jalkaa sekunnissa) päiväntasaajan alueella. Toisinaan Saturnuksen ilmakehässä on pitkäikäisiä soikioita, jotka ovat samanlaisia kuin mitä yleensä havaitaan Jupiterilla. Kun taas Jupiterilla on Suuri punainen piste , Saturnuksella on ajoittain ns Suuri valkoinen täplä (alias Great White Oval).
Tämä ainutlaatuinen mutta lyhytikäinen ilmiö esiintyy kerran joka Saturnuksen vuosi, noin pohjoisen pallonpuoliskon kesäpäivänseisauksen aikaan. Nämä täplät voivat olla useita tuhansia kilometrejä leveitä, ja niitä on havaittu useaan otteeseen menneisyyden aikana – vuosina 1876, 1903, 1933, 1960 ja 1990.
Vuodesta 2010 lähtien suuri joukko valkoisia pilviä on nimeltään Pohjoinen sähköstaattinen häiriö on havaittu, jonka havaitsiCassiniavaruusluotain. Kun otetaan huomioon näiden myrskyjen ajoittainen luonne, toisen odotetaan tapahtuvan vuonna 2020, samaan aikaan kuin Saturnuksen ensi kesänä pohjoisella pallonpuoliskolla.
Saturnuksen pohjoisen pallonpuoliskon ilmakehän läpi pyörivä valtava myrsky ohittaa itsensä, kun se ympäröi planeetan tässä NASAn Cassini-avaruusaluksen aidossa värikuvassa. Kuvan luotto: NASA/JPL-Caltech/SSI
Samoin vuodenaikojen vaihtelut vaikuttavat Saturnuksen pohjoisen ja eteläisen napa-alueen ympärillä oleviin erittäin suuriin sääkuvioihin. Saturnus kokee pohjoisnavalla kuusikulmaisen aaltokuvion, jonka halkaisija on noin 30 000 km (20 000 mailia), kun taas sen kuusi sivua on noin 13 800 km (8 600 mailia). Tämä jatkuva myrsky voi saavuttaa noin 322 km/h (200 mph) nopeuden.
Kiitos Cassini-luotaimen ottamille kuville vuosien 2012 ja 2016 välillä , myrsky näyttää käyvän läpi värimuutoksia (sinertävästä sameasta kullanruskeaan sävyyn), jotka osuvat samaan aikaan kesäpäivänseisauksen lähestyessä. Tämä johtui valokemiallisten sameiden lisääntymisestä ilmakehässä, mikä johtuu lisääntyneestä altistumisesta auringonvalolle.
Samoin eteläisellä pallonpuoliskolla Hubble-avaruusteleskoopin saamat kuvat ovat osoittaneet suuren suihkuvirran olemassaolon. Tämä myrsky muistuttaa kiertoradalta tulevaa hurrikaania, sillä on selkeästi rajattu silmäseinä ja se voi saavuttaa jopa 550 km/h (~342 mph) nopeuden. Ja aivan kuten pohjoinen kuusikulmainen myrsky, eteläinen suihkuvirta käy läpi muutoksia lisääntyneen auringonvalolle altistumisen seurauksena.
Saturnus tekee kauniisti raidallisen koristeen tässä luonnollisen värisessä kuvassa, jossa näkyy sen pohjoisnapainen kuusikulmio ja keskuspyörre (Kiitos: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute)
Cassinipystyi ottamaan kuvia etelänapa-alueella vuonna 2007 , joka osui samaan aikaan myöhään syksyn kanssa eteläisellä pallonpuoliskolla. Tuolloin napa-alue oli muuttumassa yhä 'sumuisemmaksi', kun taas pohjoinen napa-alue oli yhä selkeämpi. Väitettiin, että syynä tähän oli se, että auringonvalon väheneminen johti metaaniaerosolien muodostumiseen ja pilvipeitteen muodostumiseen.
Tämän perusteella on oletettu, että metaanipilvet peittävät napa-alueet yhä enemmän, kun niiden puolipallo lähestyy talvipäivänseisausta, ja selkenevät, kun ne lähestyvät kesäpäivänseisausta. Ja keskipitkät leveysasteet osoittavat varmasti osuutensa muutoksista auringon säteilylle altistumisen lisääntymisen/vähenemisen ansiosta.
Kuten yhden vuoden pituudella, se, mitä tiedämme Saturnuksesta, liittyy paljon sen huomattavaan etäisyyteen Auringosta. Lyhyesti sanottuna harvat tehtävät ovat pystyneet tutkimaan sitä perusteellisesti, ja yhden vuoden pituus tarkoittaa, että luotain on vaikea todistaa kaikkia planeetan läpikäyviä vuodenaikojen muutoksia. Silti se, mitä olemme oppineet, on ollut huomattavaa ja myös varsin vaikuttavaa!
Olemme kirjoittaneet monia artikkeleita vuosista muilla planeetoilla täällä Universe Today -sivustolla. Tässä Planeettojen kiertorata. Kuinka pitkä on vuosi muilla planeetoilla? , Maan kiertorata. Kuinka pitkä on vuosi maan päällä? , Merkuriuksen kiertorata. Kuinka pitkä on vuosi Merkuriuksella? , Venuksen kiertorata. Kuinka pitkä on vuosi Venuksella? , Marsin kiertorata. Kuinka pitkä on vuosi Marsissa? , Jupiterin kiertorata. Kuinka pitkä on vuosi Jupiterilla? , Uranuksen kiertorata. Kuinka pitkä on vuosi Uranuksella? , Neptunuksen kiertorata. Kuinka pitkä on vuosi Neptunuksella? , Pluton kiertorata. Kuinka pitkä on vuosi Plutossa?
Jos haluat lisätietoja Saturnuksesta, katso Hubblesiten uutistiedotteet Saturnuksesta . Ja tässä linkki asiaan NASAn Cassini-avaruusaluksen kotisivu , joka kiertää Saturnusta.
Olemme myös nauhoittaneet kokonaisen Astronomy Cast -jakson, joka koskee vain Saturnusta. Kuuntele tästä, Jakso 59: Saturnus .
Lähteet: