Saturn’s North Pole
Hexagonal Cloud Pattern
Raúl Cacho Martínez
Dpto. Astrofísica UCM
13 de Enero de 2011
Primera observación
D.A. Godfrey en 1988 con datos de las sondas Voyager 1
(Noviembre 1980) y Voyager 2 (Agosto 1981).
Confirmado por la sonda Cassini-Huygens (2006)
Cassini (2006)
Voyager I (1980)
Características físicas
Tormenta ciclónica a latitud 76º, con mucha subestructura
Periodo de rotación: 10h 39m 24s (igual al de emisión radio)
Tamaño del lado: 13800 km (8% más que el diámetro terrestre)
Composición química
Sin diferencias sensibles con respecto a la del resto del planeta
(H, He, NH3, CH4, H2O, …)
No hay variaciones sensibles en PH3 (trazador troposférico)
The meridional distribution of PH3, a tracer for tropospheric
motion, is shown within 20° of each pole.
L N Fletcher et al. Science 2008;319:79-81
Temperatura
Zonal mean temperatures in the stratosphere (A and B) and
troposphere (C and D) for the northern [(A) and (C)] and
southern [(B) and (D)] hemispheres.
L N Fletcher et al. Science 2008;319:79-81
Profundidad
A partir de
imágenes térmicas
se ha determinado
su profundidad:
100 km
Orthographic projection of Saturn's polar temperatures in the
troposphere at 100 mbar (A and B) and the stratosphere at 1
mbar (C and D).
L N Fletcher et al. Science 2008;319:79-81
Velocidad
Baines et al. 2009, Planetary and Space Science, 57, 1671–1681
Vorticidad
Baines et al. 2009, Planetary and Space Science, 57, 1671–1681
¿Por qué un hexágono?
No se tiene muy claro el origen del patrón hexagonal
Ondas de Rossby estacionarias (movimientos del “aire” de los polos hacia el
ecuador debido a diferencia de temperaturas)
Simulaciones de laboratorio
Simulación en el laboratorio con una mezcla de agua y glicerol, variando factores
topográficos (β), velocidad de rotación (número de Rossby, Ro) y viscosidad
(número de Ekman, E)
Barbosa et al. 2010 Icarus, Volume 206, 2, 755-763
¿Por qué no en el polo sur?
Las velocidades son parecidas
Baines et al. 2009, Planetary and Space Science, 57, 1671–1681
¿Por qué no en el polo sur?
La composición química es diferente, hay más PH3 en el polo Sur
Baines et al. 2009, Planetary and Space Science, 57, 1671–1681
¿Por qué no en el polo sur?
La clave está en la temperatura
L N Fletcher et al. Science 2008;319:79-81
¿Por qué no en el polo sur?
En el polo sur hay un punto caliente que genera convección.
La convección destruye los patrones que puedan formarse.
Cassini, JPL/NASA
Patrones hexagonales
El hexágono es una de las geometrías más estables de la naturaleza
Referencias
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Allison et al. 1990, A wave dynamical interpretation of Saturn's polar hexagon.
Science, Vol. 247, p1061-1063
Baines et al. 2009, Saturn's north polar cyclone and hexagon at depth revealed by
Cassini/VIMS.
Planetary and Space Science, Vol. 57, Issue14-15, p 1671-1681
Barbosa Aguiar et al. 2010, A laboratory model of Saturn’s North Polar hexagon.
Icarus, Vol. 206, Issue 2, p 755-763
Efremov 2003, On the origin of Circular and hexagonal formations in galaxies.
Astronomical and Astrophysical transactions, Vol. 22, Issue 3, p 245-262
Fletcher et al. 2007, Saturn's Polar Dynamics from Cassini/CIRS.
Bulletin of the American Astronomical Society, Vol 39, p 488
Fletcher et al. 2008, Temperature and Composition of Saturn’s Polar Hot Spots
and Hexagon.
Science, Vol. 319, Issue 5859, p 79
Godfrey 1988, The rotation rate of Saturn’s polar hexagon.
Bulletin of the American Astronomical Society, Vol 20, p 880
Referencias
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Godfrey 1988, A hexagonal feature around Saturn's North Pole.
Icarus, Vol. 76, p 355-356
Kochemasov 2010, Saturnian north polar region: a triangle inside the hexagon?
EGU General Assembly, held 2-7
Momary et al. 2008, Saturn's Dynamic Atmosphere at Depth: Physical
Characteristics and Zonal Winds Derived from Clouds Near the 2-bar Level and
Their Dynamical Implications from Cassini-Huygens/VIMS.
Bulletin of the American Astronomical Society, Vol 40, p 472
Orton et al. 2009, Saturn Atmospheric Science in the Next Decade.
American Astronomical Society, DPS meeting #41, #16.03
Sánchez-Lavega et al. 1993, Temporal behaviour and cloud morphologies and
motions in Saturn’s atmosphere.
Journal of Geophysical research, Vol. 98, Issue E10, p 18857-18872
Vasavada et al. 2006, Cassini imaging of Saturn: Southern hemisphere winds and
vortices.
Journal of Geophysical research, Vol. 111, Issue E5, CiteID E05400
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Raúl Cacho