Астрономы обнаружили в атмосфере Сатурна необычную структуру, напоминающую правильный десятиугольник. Гигантская атмосферная волна окружает южный полюс планеты и стала первым известным полигональным образованием такого рода в южном полушарии Сатурна.
Открытие оказалось особенно неожиданным потому, что северный полюс газового гиганта уже давно знаменит другим уникальным явлением — огромным шестиугольником. На протяжении десятилетий этот атмосферный объект считался практически уникальной особенностью Сатурна. Теперь выяснилось, что атмосфера планеты способна формировать и другие гигантские многоугольные структуры.
Новый объект получил неофициальное название «декагон» — десятиугольник. Его размеры настолько велики, что каждая из десяти сторон простирается примерно на 16,8 тысячи километров, а общий поперечник структуры составляет около 167,8 тысячи километров.
Наблюдения показывают, что загадочная фигура представляет собой не твёрдый объект и не устойчивое образование из отдельных облаков. Это огромная атмосферная волна, связанная с движением мощных потоков газа в атмосфере Сатурна.
Новый многоугольник в атмосфере газового гиганта
Десятиугольная структура была обнаружена при изучении изображений Сатурна, полученных космическим телескопом «Хаббл». Первые признаки необычного образования удалось увидеть на снимках 2023 года.
Для исследователей находка стала неожиданностью. После открытия знаменитого северного шестиугольника астрономы много лет внимательно изучали изображения южного полярного региона Сатурна, пытаясь обнаружить похожую структуру. Однако никаких признаков многоугольного образования там долгое время не наблюдалось.
Ситуация изменилась после того, как южное полушарие планеты вновь стало лучше видно с Земли.
Почему южный полюс долго оставался скрыт от наблюдений
Сатурн вращается вокруг Солнца с наклоном оси, поэтому условия наблюдения его полушарий постоянно меняются. Из-за геометрии расположения планеты и Земли южное полушарие Сатурна в течение длительного времени было плохо доступно для наблюдений с Земли.
С 2012 по 2023 год положение Сатурна не позволяло достаточно хорошо рассмотреть южную полярную область. Когда ситуация изменилась, астрономы получили возможность вновь изучать этот регион с помощью мощных телескопов.
Именно тогда стало возможным обнаружить новую структуру.
Последующие наблюдения подтвердили, что речь идёт не о случайной особенности отдельного снимка. Десятиугольный рисунок существует в атмосфере южного полюса и представляет собой крупномасштабное динамическое явление.
Размеры нового атмосферного образования
По своим масштабам южный декагон превосходит знаменитый северный шестиугольник.
Общий диаметр новой структуры оценивается примерно в 167 820 километров. Для сравнения, диаметр Земли составляет около 12 742 километров. Каждая сторона десятиугольника имеет длину приблизительно 16 782 километра — больше диаметра нашей планеты.
Такие размеры хорошо показывают, насколько огромны атмосферные процессы, происходящие на газовых гигантах.
Сатурн не имеет твёрдой поверхности в привычном земном смысле. Его внешние слои состоят преимущественно из водорода и гелия, а видимая поверхность планеты представляет собой верхние облачные слои атмосферы. Поэтому гигантские структуры, возникающие в этих слоях, могут достигать размеров, которые на Земле трудно представить.
Декагон — это не обычное облако
Внешне структура выглядит как тёмный многоугольный рисунок вокруг южного полюса. Однако называть её просто облаком было бы слишком упрощённо.
Наблюдения указывают на то, что речь идёт об атмосферной волне, связанной с движением потоков газа. Многоугольная форма возникает благодаря сложному взаимодействию ветров, струйных течений и волн в атмосфере.
Подобные процессы отличаются от привычных земных погодных явлений. Атмосфера Сатурна значительно глубже и массивнее земной, а сама планета очень быстро вращается вокруг своей оси. Всё это оказывает сильное влияние на движение газовых потоков.
Именно сочетание быстрых ветров, вращения планеты и особенностей атмосферных течений способно создавать устойчивые крупномасштабные структуры.
Северный шестиугольник больше не выглядит уникальным
До появления южного декагона самым известным многоугольником Солнечной системы считался шестиугольник на северном полюсе Сатурна.
Как был обнаружен знаменитый шестиугольник
Северный шестиугольник впервые был выявлен при анализе данных, полученных аппаратами NASA Voyager во время пролётов мимо Сатурна в 1980 и 1981 годах. О самом необычном объекте стало известно после изучения этих наблюдений в 1988 году.
Оказалось, что вокруг северного полюса планеты существует огромный поток атмосферы, образующий фигуру с шестью относительно прямыми сторонами и углами.
Размер северного шестиугольника составляет около 32 тысяч километров в поперечнике. Это уже само по себе делает его одним из самых необычных атмосферных объектов в Солнечной системе.
Однако ещё более удивительным оказалось его долголетие.
Шестиугольник сохраняется десятилетиями. Его наблюдали аппараты Voyager, затем космический аппарат Cassini, а после завершения миссии Cassini — наземные и космические телескопы.
Почему открытие декагона меняет представления о Сатурне
Долгое время северный шестиугольник воспринимался как исключительное явление. Несмотря на многочисленные наблюдения, в атмосфере Сатурна не удавалось обнаружить другой столь же крупный многоугольный объект.
Появление десятиугольной структуры на юге показывает, что способность формировать подобные атмосферные волны, вероятно, не ограничивается одним конкретным регионом планеты.
При этом два объекта заметно отличаются друг от друга.
Северный шестиугольник сохраняет относительно стабильную форму на протяжении многих десятилетий. Южный декагон выглядит более изменчивым: различные его участки отличаются по яркости и темноте.
Это может означать, что новая структура всё ещё развивается.
Как в атмосфере может возникнуть гигантский многоугольник
Основное объяснение связано с мощными струйными течениями — быстро движущимися потоками газа в атмосфере Сатурна.
Подобные течения существуют и на Земле, однако на газовых гигантах они способны достигать совершенно иных масштабов.
Струйное течение как основа необычной формы
Предыдущие исследования северного шестиугольника показали, что его образование связано с мощным восточным струйным течением, расположенным вблизи северного полюса Сатурна.
Поток газа движется вокруг полярной области, однако его траектория не остаётся идеально круглой. Возмущения и взаимодействие с другими атмосферными потоками могут заставлять струйное течение изгибаться.
При определённых условиях такая волна способна приобрести устойчивую многоугольную форму.
Исследователи считают, что похожий механизм может объяснять появление декагона на южном полюсе.
Что показало компьютерное моделирование
Для изучения происхождения новой структуры учёные использовали компьютерное моделирование атмосферных потоков. В частности, моделировалось поведение течений и волн в условиях, позволяющих воспроизвести основные особенности подобных процессов.
Полученные результаты показали, что десятиугольная форма могла возникнуть из-за извилистой волны, удерживаемой атмосферным струйным течением.
Такая интерпретация помогает объяснить, почему в атмосфере может появиться не просто хаотичный вихрь, а структура с выраженными сторонами и углами.
При этом точный механизм формирования декагона ещё требует дальнейшего изучения. Учёным необходимо понять, какие условия определили именно десятиугольную форму, а не шестиугольную или другую конфигурацию.
Южная структура продолжает двигаться
Несмотря на свои колоссальные размеры, декагон не остаётся совершенно неподвижным.
По оценкам исследователей, для полного обращения вокруг полюса ему требуется примерно 800 дней.
Это движение подчёркивает важную особенность объекта: перед нами не географическая структура и не постоянная особенность поверхности планеты. Декагон существует благодаря непрерывному движению атмосферы.
Газовые потоки постоянно переносят вещество и энергию, а сама форма поддерживается сложной динамикой струйного течения и атмосферной волны.
Почему движение не разрушает фигуру
На первый взгляд может показаться, что быстро движущиеся потоки должны немедленно разрушить правильную геометрическую форму. Однако атмосферные волны способны сохранять устойчивые структуры в течение длительного времени.
Форма волны определяется не отдельными частицами газа, а общим характером движения атмосферы. Отдельные массы газа могут перемещаться, в то время как сама крупномасштабная волновая структура сохраняется.
Подобный принцип позволяет существовать устойчивым атмосферным образованиям, хотя составляющие их газы постоянно находятся в движении.
Именно поэтому северный шестиугольник смог сохраняться десятилетиями, а новый южный декагон теперь даёт возможность наблюдать другой вариант подобного процесса.
Почему декагон выглядит менее стабильным, чем северный шестиугольник
Одно из наиболее интересных различий между двумя полярными структурами связано с их внешним видом.
Стороны и вершины северного шестиугольника на протяжении длительного времени демонстрировали сравнительно устойчивые характеристики. Южный декагон выглядит иначе: разные части его структуры отличаются по темноте.
Такая неоднородность может быть признаком продолжающейся эволюции атмосферной волны.
Молодая структура или временное явление
Астрономы пока не знают, насколько долговечным окажется декагон.
Возможны разные варианты дальнейшего развития. Структура может стать нестабильной и со временем разрушиться. Но возможно и обратное развитие — постепенная стабилизация, при которой декагон превратится в долговременную особенность атмосферы южного полюса.
Наблюдения в ближайшие годы должны помочь определить, какой из этих сценариев окажется ближе к реальности.
Особый интерес представляет связь декагона с сезонными изменениями на Сатурне.
Как сезоны Сатурна могут влиять на гигантскую атмосферную волну
Сатурн, как и Земля, имеет наклонённую ось вращения. Поэтому на планете существуют сезонные изменения освещённости полушарий.
Однако один год на Сатурне продолжается почти 30 земных лет. Соответственно, каждый сезон там длится значительно дольше земного.
Изменение количества солнечной энергии, поступающей в разные области атмосферы, может влиять на температуру, облака и циркуляцию газов.
Важный период ожидается в начале 2030-х годов
Исследователи планируют продолжать наблюдения за декагоном по мере изменения сезонных условий.
Ожидается, что примерно в 2032 году солнечное излучение в районе широты около 60 градусов южной широты достигнет максимального уровня для соответствующего сезонного периода.
Это может оказаться важным фактором для развития атмосферной структуры.
Учёные хотят выяснить, станет ли декагон более устойчивым при изменении условий освещения или, наоборот, потеряет свою организованную форму.
Наблюдение за этим процессом представляет особую ценность, поскольку северный шестиугольник был обнаружен уже существующим. Южный декагон может дать возможность изучить эволюцию крупного многоугольного атмосферного образования на более ранней стадии.
Учёным предстоит изучить трёхмерную структуру декагона
Видимое изображение многоугольника даёт лишь часть необходимой информации.
Атмосфера Сатурна имеет сложное вертикальное строение. Облака и дымки находятся на разных высотах, а температура и скорость ветра меняются в зависимости от уровня.
Поэтому исследователям необходимо понять, как декагон выглядит не только сверху, но и по вертикали.
Облака, дымки, температура и ветры
Дальнейшие исследования должны определить особенности трёхмерной структуры нового образования.
Учёных интересует распределение облаков и атмосферных дымок, скорость ветров на разных высотах и температурные характеристики региона. Все эти данные необходимы для создания более точных моделей происхождения и развития декагона.
Особенно важно установить, насколько глубоко многоугольная структура распространяется в атмосферу.
Наблюдения показывают, что декагон связан сразу с несколькими атмосферными слоями. Это означает, что явление нельзя объяснить только особенностями одного тонкого слоя облаков.
Для понимания механизма необходимо исследовать взаимодействие различных уровней атмосферы.
Почему Сатурн особенно интересен для изучения атмосферных процессов
Газовые гиганты позволяют наблюдать атмосферные явления в масштабах, которые практически невозможно увидеть на Земле.
На нашей планете существуют мощные циклоны, струйные течения и планетарные волны. Однако наличие твёрдой поверхности, океанов и континентов сильно влияет на движение атмосферы.
У Сатурна таких континентов нет. Его внешние слои образуют огромную непрерывную газовую оболочку.
Это создаёт условия для возникновения масштабных струйных течений и долгоживущих атмосферных волн.
Сатурн как естественная лаборатория
Изучение многоугольников на полюсах Сатурна помогает исследователям проверять общие модели движения атмосферы.
Понимание процессов на другой планете может расширить представления о том, как ведут себя жидкости и газы в условиях быстрого вращения и мощных струйных течений.
При этом сравнение северного шестиугольника и южного декагона особенно ценно. Теперь у учёных есть возможность сопоставить два разных полигональных образования, существующих на одной планете, но отличающихся размером, количеством сторон и характером развития.
Это может помочь определить, какие условия необходимы для формирования подобных структур.
Уникальный объект или часть более распространённого явления
Открытие южного декагона ставит новый вопрос: насколько действительно редки многоугольные атмосферные структуры?
Раньше северный шестиугольник Сатурна выглядел практически уникальным объектом. Теперь стало ясно, что сама планета способна создавать по меньшей мере ещё одну крупную полигональную структуру.
Это не означает, что подобные образования обязательно распространены по всей Солнечной системе. Но открытие показывает, что существующие представления о редкости таких явлений могут быть неполными.
Для ответа потребуются новые наблюдения как самого Сатурна, так и других гигантских планет.
Новая загадка Сатурна
Десятиугольная структура на южном полюсе стала одним из самых необычных атмосферных открытий последних лет, связанных с планетами Солнечной системы.
Гигантская волна имеет поперечник около 168 тысяч километров, медленно обращается вокруг полярной области и, вероятно, всё ещё находится в процессе эволюции. Её появление показывает, что знаменитый северный шестиугольник не является единственным примером способности атмосферы Сатурна формировать огромные геометрические структуры.
Теперь перед исследователями стоит целый ряд вопросов. Почему на южном полюсе возник именно десятиугольник? Какие атмосферные условия определили его форму? Насколько глубоко он распространяется в атмосферу? Связано ли его появление с сезонными изменениями? И сможет ли новая структура просуществовать десятилетия, как её северный шестисторонний аналог?
Ответы потребуют многолетних наблюдений. Но уже сейчас декагон превратил южный полюс Сатурна в одну из самых интересных областей для исследования атмосферы гигантских планет. Новое открытие показывает, что даже в мире, который изучается космическими аппаратами и телескопами уже многие десятилетия, всё ещё могут скрываться атмосферные явления планетарного масштаба.
Источники:
Статья создана по материалам Space.com
