Perché le bande di Saturno sono molto più deboli di quelle di Giove?


9

La composizione atmosferica di entrambi i pianeti è molto simile. Allora perché le bande di Giove sono più visibili (cintura equatoriale nord e sud, ecc.): inserisci qui la descrizione dell'immagine

Mentre Saturno non è:

tranne che per la tempesta ovviamente

(tranne che per la tempesta ovviamente)


Immagino che questo sia il risultato della composizione leggermente diversa (Saturno ha più zolfo di Giove), così come la distanza dal sole. Maggiore vicinanza al sole -> aumento della temperatura -> aumento dell'energia superficiale -> più tempeste -> maggiore miscelazione dell'atmosfera. Una semplice interpretazione delle bande è che sono il risultato della miscelazione convettiva nell'atmosfera di Giove (le cinture sono a valle, le zone sono a monte). Avrebbe quindi senso che Saturno abbia meno miscelazione perché riceve meno energia dal sole. Oltre a ciò, penso che sia ancora un mistero.
Phiteros,

Risposte:


9

Ci proverò. La correzione è benvenuta

Temperatura dell'atmosfera superiore.

Non sono solo gli elementi che danno un colore al pianeta, ma la temperatura degli elementi. Quando esaminiamo l'aspetto di un pianeta, stiamo sostanzialmente parlando della luce solare riflessa dalla superficie o dall'atmosfera del pianeta. Con la Terra, la sua atmosfera è abbastanza trasparente da poter vedere la sua superficie dallo spazio. Tuttavia, è l'unico pianeta del Sistema Solare in cui questo è il caso. Gli altri pianeti hanno atmosfere spesse, quindi tutto ciò che vediamo sono fondamentalmente solo nuvole d'alta quota.

Inoltre, a quanto ho capito, le immagini dei pianeti sono spesso migliorate per rendere più evidenti le distinzioni. Quindi se effettivamente volassi sopra Giove, le sue linee potrebbero non essere così distinte come le belle immagini che di solito troverai sul web. Indipendentemente da ciò, ciò non cambia la tua domanda; le sue linee sono ancora lontane, molto più distinte di quelle di Saturno e Galileo è stato in grado di vedere il suo punto rosso, quindi penso che sia sicuro dire che le sue linee sono pronunciate, anche se le immagini che otteniamo sono un po 'modificate.

Quindi, comunque, Giove è alla giusta distanza dal Sole per subire una transizione atmosferica dal ghiaccio al gas. Come dice Wikipedia ,

Le nuvole di ammoniaca superiore visibili sulla superficie di Giove sono organizzate in una dozzina di bande zonali parallele all'equatore e sono delimitate da potenti flussi atmosferici zonali (venti) noti come getti. Le bande si alternano in colore: le bande scure sono chiamate cinture, mentre quelle chiare sono chiamate zone. Le zone, che sono più fredde delle cinture, corrispondono ai salotti, mentre le cinture segnano l'aria discendente. Si ritiene che il colore più chiaro delle zone derivi dal ghiaccio di ammoniaca; ciò che dà alle cinture i loro colori più scuri non è noto con certezza

Il ghiaccio di ammoniaca, come tutto il ghiaccio, è molto riflettente, quindi le fasce più fredde con ghiaccio sono più leggere. Il gas di ammoniaca è trasparente , ma chiunque abbia mai sorvolato l'oceano sa che se hai abbastanza di una cosa trasparente (acqua), ha un colore distinto. Mentre la citazione di Wikipedia sopra dice che la ragione dei colori più scuri è incerta, meno ghiaccio nella sua atmosfera più alta significa meno luce riflessa e colore più scuro.

Saturno, Nettuno e Urano sono abbastanza lontani dal Sole dove hanno sempre ghiaccio nella maggior parte delle loro atmosfere, quindi hanno meno variazioni di colore. Anche le nuvole della Terra sono principalmente ghiaccio (non vapore acqueo), quindi questa è sostanzialmente la risposta. Giove è la giusta distanza dal Sole per la sua atmosfera superiore alla transizione e ha bande distinte, alcune con ghiaccio, altre senza.

"Ma perché le bande sono in linea retta?"

Ciò è dovuto all'effetto Coriolis . Visto dall'alto, l'effetto Coriolis crea bande che si allineano con l'equatore. Giove e Saturno ruotano entrambi abbastanza rapidamente (rispettivamente 9,5 e 10,8 ore), quindi entrambi hanno forti effetti di Coriolis.

inserisci qui la descrizione dell'immagine

L'atmosfera di Giove non si muove solo lungo quelle linee visibili; circola dalle parti più calde dell'atmosfera verso le parti più alte per convezione. Questo perché c'è molto calore da trasferire. Giove (insieme a Saturno, Urano e Nettuno) irradiano tutti più calore nello spazio di quello che ricevono dal Sole, quindi mentre il calore del Sole svolge un ruolo nel non congelare l'atmosfera superiore di Giove su bande più calde, è l'effetto Coriolis che crea le bande.

Anche Saturno ha delle band (come sai). Non sono così visibili perché sia ​​le bande calde che quelle fredde di Saturno sono ghiacciate. Vedi articoli qui e qui e l'articolo con l'immagine in falsi colori qui , accreditando i colori di Saturno ad ammoniaca ghiaccio.

Quindi, per formare le bande, tutto ciò che serve è una rotazione relativamente veloce. Ma per bande altamente visibili, il pianeta gigante gassoso deve essere alla giusta distanza dal Sole e / o avere la giusta quantità di calore interno. Riguarda la temperatura.

Sento che devo punteggiare questo con un "probabilmente", perché non posso giurare che Saturno abbia ghiaccio di ammoniaca in tutta la sua atmosfera superiore, ma sono abbastanza sicuro che sia la differenza principale tra l'aspetto più uniforme di Saturno (Urano e Anche Nettuno). È principalmente l'ammoniaca che dà a questi pianeti il ​​loro colore, anche se sia Saturno che Giove sono idrogeno ed elio al 99%. Le molecole di gas dritto (O2, N2, H2) e i gas nobili tendono ad avere pochissima interazione con la luce visibile.

Ecco un divertente articolo sul colore del pianeta gigante gassoso. La scienza di ciò che dà a un'atmosfera un colore specifico, tuttavia, è piuttosto complessa e al di sopra del mio grado di remunerazione. Inoltre, ho trovato interessante questo articolo , anche se non posso giurare sulla sua precisione. Saturno emette una sorprendente quantità di calore dato che è 1/3 della massa di Giove.

Infine, questo può fornire un'immagine più accurata ma meno sexy di Saturno di quanto siamo abituati a vedere.

inserisci qui la descrizione dell'immagine

Nota finale, sulle macchie e le bande scure di Giove. Wikipedia ha detto che la ragione dell'oscurità è sconosciuta (come citato sopra). Mentre penso che la mancanza di ghiaccio d'ammoniaca nell'atmosfera sia parte della risposta, ecco una spiegazione alternativa per la macchia rosso scuro di Giove e (forse) in una certa misura, le sue bande scure. Giove riceve, in media, circa 3,4 volte la radiazione solare per metro quadrato rispetto a Saturno. In aggiunta, potrebbe avere una miscelazione atmosferica più ampia in atto rispetto a Saturno e più composti organici nella sua atmosfera superiore, che, combinati con i raggi UV, potrebbero svolgere un ruolo anche nelle linee più scure di Giove.


1
Questa è una risposta straordinaria.
Nico,

@SirCumference Dopo la modifica nel primo paragrafo, il suo significato originale è cambiato. In particolare, la terra è l'unico pianeta del sistema solare con atmosfera trasparente e altri pianeti hanno atmosfere spesse.
Knu8

@ Knu8 Come è cambiato?
Sir Cumference,

non un astronomo planetario, ma il fatto che l'atmosfera sia più fredda implica che le nuvole si trovano più in basso nell'atmosfera rispetto a Giove (e in particolare le cinture e le zone si trovano sotto uno strato di foschia di metano che oscura le cinture e le zone)?
Bob

@Bob, Giove non ha una superficie quindi la parte inferiore non è facilmente definibile. Sui mondi rocciosi, una temperatura più fredda rende l'atmosfera più compatta a parità di tutto il resto, ma anche la gravità è un fattore. È possibile ottenere un'approssimazione usando la formula della frequenza di intervallo e la temperatura della superficie perché le nuvole si formano di norma a temperatura di congelamento. Titano, per esempio, è molto più freddo della Terra, ma ha una gravità inferiore e un'atmosfera densa si estende molto più in alto di quella terrestre.
userLTK
Utilizzando il nostro sito, riconosci di aver letto e compreso le nostre Informativa sui cookie e Informativa sulla privacy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.