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Sechseck des Saturn Das ist ein beständiges annähernd gleichseitiges sechseckiges Wolkenmuster um den Nordpol des Planet

Sechseck des Saturn

Das Sechseck des Saturn ist ein beständiges, annähernd gleichseitiges sechseckiges Wolkenmuster um den Nordpol des Planeten Saturn, das sich auf etwa 78°N befindet.

Nahaufnahme (2016)

Die Seiten des Sechsecks sind etwa 14.500 km lang, was ungefähr 2.000 km länger als der Durchmesser der Erde ist. Das Sechseck ist etwas mehr als 29.000 km breit, 300 km hoch und möglicherweise ein Jetstream aus atmosphärischen Gasen, der sich mit einer Geschwindigkeit von 320 km/h bewegt. Es rotiert mit einer Periode von 10h 39 m 24s, der gleichen Periode wie die Radiostrahlung aus dem Inneren des Saturns, und verschiebt sich nicht in der Länge wie andere Wolken in der sichtbaren Atmosphäre. Das Sechseck des Saturn wurde 1981 während der Voyager-Mission entdeckt und später von Cassini-Huygens im Jahr 2006 erneut untersucht. Während der Cassini-Mission wechselte das Sechseck von einer überwiegend blauen Farbe zu einer eher gelb-bräunlichen Farbe. Wie Beobachtungen des Hubble-Weltraumteleskop zeigen, hat der Südpol des Saturns kein Sechseck, weist jedoch ebenso einen Wirbel auf. Es wurden mehrere Hypothesen für das hexagonale Wolkenmuster entwickelt.

Entdeckung Bearbeiten

Das polare Sechseck des Saturn wurde 1981 von der Voyager-Mission entdeckt und 2006 von der Cassini-Mission erneut besucht. Cassini konnte nur thermische Infrarotbilder des Sechsecks aufnehmen, bis der Nordpol des Saturns im Januar 2009 in das Sonnenlicht eintrat. Cassini konnte auch ein Video des sechseckigen Wettermusters aufnehmen, während es sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Planet bewegte und somit nur die Bewegung des Sechsecks aufzeichnete.

Saturn, aufgenommen durch ein 6-Zoll-Teleskop, zeigt das polare Sechseck

Nach seiner Entdeckung gelang es Amateurastronomen sogar mit Teleskopen für den privaten Gebrauch das Sechseck von der Erde aus abzubilden.

Farbe Bearbeiten

Zwischen 2013 und 2017 veränderte sich die Farbe des Sechsecks von einer überwiegend blauen hin zu einer eher gelb-bräunlichen Färbung. Da der Pol durch den Wechsel der Jahreszeiten auf dem Saturn inzwischen dem Sonnenlicht ausgesetzt ist, wird vermutet, dass durch das nun verstärkt einfallende Sonnenlicht ein Dunst erzeugt wird, der wiederum die Farbänderung verursacht.

2013 und 2017: Farbänderung des Sechecks

Hypothesen für die sechseckige Form Bearbeiten

Falschfarbenbild von Cassini-Huygens des zentralen Wirbels tief im Inneren des Sechecks

Eine an der Universität Oxford entwickelte Hypothese vermutet, dass sich das Sechseck dort bildet, wo die Geschwindigkeit des Winds in der Saturnatmosphäre einen hohen Gradient in Bezug auf den Breitengrad aufweist. Ähnliche regelmäßige Formen wurden im Labor erzeugt, indem ein kreisförmiger Flüssigkeitstank in der Mitte und am Rand mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten gedreht wurde. Die dabei am häufigsten erzeugte Form war sechsseitig, aber es wurden auch Formen mit drei bis acht Seiten erzeugt. Die Formen bilden sich in einem Bereich mit turbulenter Strömung zwischen zwei verschiedenen rotierenden Flüssigkeitskörpern mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Auf der langsameren (südlichen) Seite der Flüssigkeitsgrenze bildet sich eine Reihe stabiler Wirbel ähnlicher Größe, die miteinander interagieren und sich gleichmäßig über den Umfang verteilen. Das Vorhandensein der Wirbel beeinflusst die Grenze, sich in deren Richtung nach Norden zu bewegen, und dies führt zum Polygoneffekt. Sechsecke bilden sich nur an Windgrenzen, wenn der Geschwindigkeitsunterschied und der Viskositätsindex innerhalb bestimmter Parameter liegen und sind daher an anderen möglichen Orten für ihre Bildung, wie dem Südpol des Saturns oder den Polen des Jupiters, nicht vorhanden.

Andere Forscher entdeckten, dass Laborstudien Wirbelstraßen zeigen, eine Reihe von spiralförmigen Wirbeln, die im Saturnsechseck nicht beobachtet wurden. Simulationen zeigen, dass ein flacher, langsamer, lokalisierter, mäandrierender Jetstream in der gleichen Richtung wie die vorherrschenden Wolken des Saturns in der Lage ist, das beobachtete Verhalten des Saturnsechsecks mit der gleichen Grenzstabilität zu erreichen.

Die sich entwickelnde barotrope Instabilität des nordpolaren hexagonalen zirkumpolaren Jets (Jet) plus Nordpolarwirbel führt zu einer langlebigen Struktur, die dem beobachteten Sechseck ähnelt, was bei dem reinen Jet-System, das in diesem Zusammenhang in einer Reihe von Arbeiten in der Literatur untersucht wurde, nicht der Fall ist. Der Nordpolarwirbel spielt also eine entscheidende dynamische Rolle bei der Stabilisierung des Sechsecks. Der Einfluss der feuchten Konvektion, die in der Literatur kürzlich als Ursprung des Nordpolarwirbelsystems des Saturn vermutet wurde, wird im Rahmen des barotropen rotierenden Flachwassermodells untersucht und ändert nichts an den Schlussfolgerungen.

Eine mathematische Studie des California Institute of Technology aus dem Jahr 2020 ergab, dass eine stabile geometrische Anordnung der Formation auf jedem Planeten auftreten kann, wenn ein Sturm von einem Ring von Winden umgeben ist, die sich in die entgegengesetzte Richtung des Sturms drehen, ein sogenannter antizyklonaler Ring.

Weblinks Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

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Das Sechseck des Saturn ist ein bestandiges annahernd gleichseitiges sechseckiges Wolkenmuster um den Nordpol des Planeten Saturn das sich auf etwa 78 N befindet 1 2 3 Nahaufnahme 2016 Die Seiten des Sechsecks sind etwa 14 500 km lang 4 5 6 7 was ungefahr 2 000 km langer als der Durchmesser der Erde ist 8 Das Sechseck ist etwas mehr als 29 000 km breit 300 km hoch und moglicherweise ein Jetstream aus atmospharischen Gasen der sich mit einer Geschwindigkeit von 320 km h bewegt 4 5 9 Es rotiert mit einer Periode von 10h 39 m 24s der gleichen Periode wie die Radiostrahlung aus dem Inneren des Saturns 10 und verschiebt sich nicht in der Lange wie andere Wolken in der sichtbaren Atmosphare 11 Das Sechseck des Saturn wurde 1981 wahrend der Voyager Mission entdeckt und spater von Cassini Huygens im Jahr 2006 erneut untersucht Wahrend der Cassini Mission wechselte das Sechseck von einer uberwiegend blauen Farbe zu einer eher gelb braunlichen Farbe Wie Beobachtungen des Hubble Weltraumteleskop zeigen hat der Sudpol des Saturns kein Sechseck weist jedoch ebenso einen Wirbel auf 12 Es wurden mehrere Hypothesen fur das hexagonale Wolkenmuster entwickelt Inhaltsverzeichnis 1 Entdeckung 2 Farbe 3 Hypothesen fur die sechseckige Form 4 Weblinks 5 EinzelnachweiseEntdeckung BearbeitenDas polare Sechseck des Saturn wurde 1981 von der Voyager Mission entdeckt 13 und 2006 von der Cassini Mission erneut besucht 14 Cassini konnte nur thermische Infrarotbilder des Sechsecks aufnehmen bis der Nordpol des Saturns im Januar 2009 in das Sonnenlicht eintrat 15 Cassini konnte auch ein Video des sechseckigen Wettermusters aufnehmen wahrend es sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Planet bewegte und somit nur die Bewegung des Sechsecks aufzeichnete nbsp Saturn aufgenommen durch ein 6 Zoll Teleskop zeigt das polare SechseckNach seiner Entdeckung gelang es Amateurastronomen sogar mit Teleskopen fur den privaten Gebrauch das Sechseck von der Erde aus abzubilden 16 Farbe BearbeitenZwischen 2013 und 2017 veranderte sich die Farbe des Sechsecks von einer uberwiegend blauen hin zu einer eher gelb braunlichen Farbung Da der Pol durch den Wechsel der Jahreszeiten auf dem Saturn inzwischen dem Sonnenlicht ausgesetzt ist wird vermutet dass durch das nun verstarkt einfallende Sonnenlicht ein Dunst erzeugt wird der wiederum die Farbanderung verursacht 17 nbsp 2013 und 2017 Farbanderung des SechecksHypothesen fur die sechseckige Form Bearbeiten nbsp Falschfarbenbild von Cassini Huygens des zentralen Wirbels tief im Inneren des SechecksEine an der Universitat Oxford entwickelte Hypothese vermutet dass sich das Sechseck dort bildet wo die Geschwindigkeit des Winds in der Saturnatmosphare einen hohen Gradient in Bezug auf den Breitengrad aufweist 18 Ahnliche regelmassige Formen wurden im Labor erzeugt indem ein kreisformiger Flussigkeitstank in der Mitte und am Rand mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten gedreht wurde Die dabei am haufigsten erzeugte Form war sechsseitig aber es wurden auch Formen mit drei bis acht Seiten erzeugt Die Formen bilden sich in einem Bereich mit turbulenter Stromung zwischen zwei verschiedenen rotierenden Flussigkeitskorpern mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten 18 19 Auf der langsameren sudlichen Seite der Flussigkeitsgrenze bildet sich eine Reihe stabiler Wirbel ahnlicher Grosse die miteinander interagieren und sich gleichmassig uber den Umfang verteilen Das Vorhandensein der Wirbel beeinflusst die Grenze sich in deren Richtung nach Norden zu bewegen und dies fuhrt zum Polygoneffekt 19 Sechsecke bilden sich nur an Windgrenzen wenn der Geschwindigkeitsunterschied und der Viskositatsindex innerhalb bestimmter Parameter liegen und sind daher an anderen moglichen Orten fur ihre Bildung wie dem Sudpol des Saturns oder den Polen des Jupiters nicht vorhanden Andere Forscher entdeckten dass Laborstudien Wirbelstrassen zeigen eine Reihe von spiralformigen Wirbeln die im Saturnsechseck nicht beobachtet wurden Simulationen zeigen dass ein flacher langsamer lokalisierter maandrierender Jetstream in der gleichen Richtung wie die vorherrschenden Wolken des Saturns in der Lage ist das beobachtete Verhalten des Saturnsechsecks mit der gleichen Grenzstabilitat zu erreichen 20 Die sich entwickelnde barotrope Instabilitat des nordpolaren hexagonalen zirkumpolaren Jets Jet plus Nordpolarwirbel fuhrt zu einer langlebigen Struktur die dem beobachteten Sechseck ahnelt was bei dem reinen Jet System das in diesem Zusammenhang in einer Reihe von Arbeiten in der Literatur untersucht wurde nicht der Fall ist Der Nordpolarwirbel spielt also eine entscheidende dynamische Rolle bei der Stabilisierung des Sechsecks Der Einfluss der feuchten Konvektion die in der Literatur kurzlich als Ursprung des Nordpolarwirbelsystems des Saturn vermutet wurde wird im Rahmen des barotropen rotierenden Flachwassermodells untersucht und andert nichts an den Schlussfolgerungen 21 Eine mathematische Studie des California Institute of Technology aus dem Jahr 2020 ergab dass eine stabile geometrische Anordnung der Formation auf jedem Planeten auftreten kann wenn ein Sturm von einem Ring von Winden umgeben ist die sich in die entgegengesetzte Richtung des Sturms drehen ein sogenannter antizyklonaler Ring 22 23 Weblinks BearbeitenCassini Video of Saturn s Hexagon auf YouTube Saturn Revolution 175 Cassini Bilder 27 November 2012 Saturn s Sechseck im sichtbaren Spektrum des Lichts Grenze des Sechsecks aus Planetary Photojournal Saturn s Hexagon Comes to Light APOD 22 Januar 2012 In the Center of Saturn s North Polar Vortex APOD 4 Dezember 2012 Video der Rotation des Sechsecks von der NASA NASA s Cassini Spacecraft Obtains Best Views of Saturn Hexagon 4 Dezember 2013 Animierte Wirbelansicht Hexagon Bild Saturn s Hexagon Replicated In Laboratory auf YouTube Sechseck andert Farbe 21 Oktober 2016Einzelnachweise Bearbeiten D A Godfrey A hexagonal feature around Saturn s north pole In Icarus 76 Jahrgang Nr 2 1988 S 335 356 doi 10 1016 0019 1035 88 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